基于FPGA的視頻處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

基于FPGA的視頻處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中期報(bào)告一、選題背景隨著科技的不斷進(jìn)步，視頻處理技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如視頻監(jiān)控、醫(yī)療影像、教育培訓(xùn)、娛樂(lè)等，視頻處理系統(tǒng)也逐漸成為重要的研究領(lǐng)域。而FPGA具有可編程性、并行性、低功耗等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于視頻處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。二、項(xiàng)目進(jìn)展1.確定項(xiàng)目目標(biāo)和大致方案本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻的實(shí)時(shí)采集、壓縮、解壓縮、處理、存儲(chǔ)和顯示等功能。初步方案為采用開(kāi)源的視頻處理軟件VivadoHLS進(jìn)行FPGAIP內(nèi)核的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，在板載DDR內(nèi)存中存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)，在顯示器上實(shí)時(shí)顯示處理結(jié)果。2.學(xué)習(xí)軟硬件設(shè)計(jì)知識(shí)在確定了項(xiàng)目方案后，我們開(kāi)始學(xué)習(xí)FPGA相關(guān)知識(shí)，并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試。我們了解了FPGA的基本原理和架構(gòu)、Verilog語(yǔ)言的基本語(yǔ)法和使用方法、Vivado開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用方法等，并通過(guò)示例測(cè)試了基本IO控制、計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘和狀態(tài)機(jī)等設(shè)計(jì)。3.初步的視頻采集和顯示方案我們選擇了常見(jiàn)的視頻采集模塊OV7670，通過(guò)IIC協(xié)議控制該模塊的輸出格式和頻率，將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽PGA板子上。在FPGA板子上，通過(guò)VIdeoTimingController(VTC)核心和VDMA核心來(lái)控制顯示器的顯示。三、遇到的困難和解決方案1.硬件設(shè)計(jì)方案不完善在學(xué)習(xí)軟硬件設(shè)計(jì)知識(shí)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)原計(jì)劃的硬件設(shè)計(jì)方案存在不完善的地方，例如視頻處理和壓縮方案、存儲(chǔ)方案、帶寬控制等。我們選擇了重新設(shè)計(jì)硬件方案，并進(jìn)行了相關(guān)的測(cè)試和模擬。2.IIC協(xié)議控制困難在視頻采集模塊OV7670控制中，涉及到IIC協(xié)議的使用。由于我們對(duì)該協(xié)議的控制理解不夠深刻，導(dǎo)致采集模塊無(wú)法正常工作。我們查詢了相關(guān)文獻(xiàn)，并向?qū)煂で髱椭?，最終解決了該問(wèn)題。4.Vivado軟件使用困難基于FPGA的視頻處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要使用Vivado開(kāi)發(fā)環(huán)境，然而我們對(duì)該軟件的使用不熟練，導(dǎo)致花費(fèi)了較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試。我們選擇通過(guò)查詢相關(guān)文獻(xiàn)和視頻教程來(lái)提高我們的理解和應(yīng)用能力。四、下一步工作計(jì)劃1.完善硬件設(shè)計(jì)方案，包括視頻處理和壓縮方案、存儲(chǔ)方案、帶寬控制等。2.繼續(xù)學(xué)習(xí)FPGA相關(guān)知識(shí)，深入理解硬件設(shè)計(jì)和Vivado軟件的使用方法。3.完成視頻采集和顯示模塊的基本功能實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)一步優(yōu)化和測(cè)試。4.不斷改進(jìn)和完善系統(tǒng)的功能和性能，并開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，以驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性和有效性。五、參考文獻(xiàn)1.羅懷學(xué)．FPGA和CPLD應(yīng)用開(kāi)發(fā)詳解[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20132.張海華,FPGA數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2011.3.微雪電子-產(chǎn)品中心技術(shù)資料網(wǎng)頁(yè)4.Xilinx.Xilin