基于FPGA的多路视频采集及显示系统的设计

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随着科学技术的发展以及现代社会工业自动化程度越来越高,视频监控技术的应用范围已经从最初的工农业生产,交通运输,安防等行业扩大到一些对视频监控有特殊要求的场合,而且对监控设备的体积、灵活性都有一定要求。传统的视频监控技术主要是基于PC机或是DSP等专用芯片,这类设备虽然功能齐全,但是体积大、价格高、灵活性差,这就使得它们的应用场合有所局限。现今,视频监控正在向低成本、微型化、高灵活性方向发展。基于可编程逻辑器件的视频监控技术近年来发展迅速,具有高速、高集成度、可编程、低成本等优点,缩短了数字系统的设计开发周期、提高了系统设计的灵活性和可靠性,具有良好的应用与发展前景。本文在分析了目前现有的各种视频监控技术的基础上,提出了一种基于FPGA的多路视频采集系统实现方案。该系统采用Altera公司的CycloneⅡ系列FPGA为中央控制芯片,由视频采集模块、视频解码模块、存储控制模块、显示控制模块以及配置电路等组成。摄像头传来的四路模拟视频信号在第一个FPGA的控制下经过4片视频解码芯片解码转化为数字信号后,传输给第二个FPGA,第二个FPGA完成视频数据的存储,色彩空间的转换和显示控制器的设计,按照显示时序的要求乒乓读取存储器中的数据,最终在LCD或是VGA上显示出来,并能按要求控制4路画面的切换或是同时显示。本文研究的重点是如何以逻辑电路的形式实现多路视频信号的实时采集、解码、存储和显示,并将各个模块集成在两片FPGA上完成,根据需要实现视频通道的切换。这种在硬件上集成软件的设计方式,充分发挥了FPGA并行处理数据强的特点,使得系统具有很强的实时性;再结合FPGA设计灵活的特点,尽量实现参数化编程,这样对不同的需求只要改变参数就可以实现。经过测试,多路视频采集系统的软、硬件运行稳定,达到预期目标。
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