基于USB与FPGA的视频采集系统设计

摘要

视频采集技术现已广泛应用于交通、医疗、国防等各个方面，获得功能强大、方便灵活的视频采集系统将是未来研究的热点。视频采集系统方案各不相同，从早期的基于A/D转换芯片、CPLD、PCI总线的采集系统，到现在的基于专用采集芯片、FPGA、USB总线的新型视频采集系统，视频采集技术已经越来越成熟。未来的视频采集系统将是集成各种功能的视频处理平台。
　　 本文围绕视频采集系统的设计，介绍了视频采集技术的重要性以及视频采集系统的发展；阐述了视频信号的原理，包括系统允许输入的视频制式、模拟视频信号的传输、视频A/D转换、以及数字视频格式等；深入研究了系统所使用芯片的资料，了解了每个芯片的结构、特性、工作原理以及外围电路等；给出了自己的系统方案，设计了系统的硬件电路原理图，完成了PCB布局布线、电路板印刷以及焊接工作；开发了系统软件，包括USB固件程序以及SDRAM的时序控制等，最后通过系统调试，使系统正常工作，并成功采集到视频数据，得到视频图像。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 视频采集技术的重要性

1.2 视频采集系统的发展

1.3 背景和意义

1.4 本文的工作

第二章 视频信号及其传输原理

2.1 视频信号制式

2.1.1 NTSC制式

2.1.2 PAL制式

2.1.3 SECAM制式

2.2 模拟视频信号的传输

2.2.1 CVBS视频信号

2.2.2 S-Video视频信号

2.3 视频信号数字化

2.3.1 视频A/D基本方法

2.3.2 视频A/D转换

2.4 视频扫描与数字信号数据格式

2.4.1 视频扫描

2.4.2 视频信号数据格式

第三章 视频采集系统的模块元件及其功能

3.1 解码芯片SAA7115

3.1.1 SAA7115特点概述

3.1.2 SAA7115功能原理

3.1.3 SAA7115输出控制

3.2 存储芯片SDRAM

3.2.1 SDRAM的内存模组与基本结构

3.2.2 SDRAM芯片初始化、行有效、列读写时序

3.2.3 SDRAM芯片的预充电与刷新操作

3.2.4 HY57V641620HG芯片特点

3.3 输出芯片CY7C68013

3.3.1 USB基本概念与特性

3.3.2 CY7C68013芯片结构

3.3.3 CY7C68013特性

3.4 控制芯片FPGA

3.4.1 FPGA的基本结构

3.4.2 FPGA设计流程

3.4.3 Altera主流低成本FPGA-Cyclone

第四章 视频采集系统的设计

4.1 系统总体方案

4.2 采集模块设计

4.3 存储模块设计

4.4 输出模块设计

4.5 控制模块设计

4.6 电源模块设计

第五章 系统软件开发

5.1 USB软件开发

5.1.1 固件程序和架构

5.1.2 用户函数

5.1.3 SAA7115的配置

5.2 SDRAM软件开发

5.2.1 SDRAM初始化模块开发

5.2.2 SDRAM刷新模块开发

5.2.3 SDRAM写模块开发

5.2.4 SDRAM读模块开发

5.3 系统软硬件联合调试

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 未来展望

致谢

参考文献

附录 1