文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于FPGA的视频采集系统的设计与实现
姓名:李立
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:桑农
20060508
摘要
论文首先对原有的红外热像仪实时图像跟踪处理系统进行了改进,然后设计了
一个视频采集系统,实现将模拟视频信号转换成数字视频信号,提供了除焦平面,
序列图像发生器外的又一种数字图像源
在红外热像仪实时图像跟踪处理系统中,选用了 Altera 公司性能很强的 Stratix
系列的 FPGA,却没有充分发挥其内部 RAM 大的优势,依然使用了两块片外的双口
RAM,这样不仅造成了资源的浪费,而且给布局布线带来了很大的困难。本文针对
这种情况,提出了用 FPGA 内部 RAM 代替片外的一块接口 RAM 的改进方法,并从
容量和时序上分析了这种改进方法的可行性,并最终加以实现。这样不仅节省了成
本而且降低了 PCB 布局布线的难度。
在调试红外热像仪实时图像跟踪处理系统时,必须由焦平面提供数字图像源,
系统才能正常调试。但是由于焦平面价格昂贵,而实验室目前只有序列图像发生器
可以提供数字信号,序列图像发生器是将预存于微机中的图像序列作为数字信号提
供给系统使用,因而缺乏灵活性。所以如果能设计一个可以将普通模拟视频信号转
换成数字视频信号的采集系统,这样一可以摆脱图像处理板对焦平面的依赖,二可
以提供更加灵活的数字视频图像,三可以减少成本。论文阐述了这种视频采集系统
的设计与实现。该系统以 Altera 公司 Cyclone 系列的 FPGA:EP1C6Q240 和 ADI 公司
的视频解码芯片 ADV7183B 为核心,辅以看门狗电路。对于 ADV7183B 的使用,必
须通过 I2C 总线对其内部寄存器进行设置。在本视频采集系统中,I2C 总线的实现用
了两种方法:硬件描述语言 Verilog HDL 和现在最流行的嵌入式软核 NiosⅡ。通过
实验结果对这两种方法的效率做出了对比。论文中我们还详细介绍了看门狗电路的
原理和应用以及模拟视频和数字视频的知识。最后,给出了本论文的总结,并提出
了对系统的改进意见。

关键字:现场可编程门阵列,内部 RAM,ADV7183B,视频,I2C,NiosⅡ
I
Abstract
This dissertation gives details on how to improve the real-time image tracking system.
And propose and design a digital video capturing system based on FPGA to convert
analog video signals into digital video signals, which can be used as the digital video
resource to the real-time image tracking system.
The design of real-time image tracking system based on uncooled staring IR focal
plane array has space to be improved. The Stratix series FPGA EP1S10 which is high-end
FPGA series of Altera Corporation was used but not fully used. Two external dual-port
RAMs were used in the design although EP1S10 has large-volume On-Chip memory that
can be utilized. Thus, it did not only waste the resource, but also make it hard to route
PCB. So it is easy to draw the conclusion that replacing the dual-port RAM on the
FPGA-board with FPGA’s On-Chip memory can not only save a dual-port RAM to cut the
cost, but also ease the PCB routing. This dissertation analyzes the feasibil