毕业设计（论文）-基于CPLD，FPGA的图像采集系统的设计与实现_精品.doc

武汉大学 毕业设计（论文） 学院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1 课题提出的背景和意义 1 1.2 设计研究的主要内容及预期目标 2 1.3 论文结构 2 2 系统方案设计 3 2.1 系统总体设计方框图 3 2.2 系统工作原理 3 3 系统硬件设计 4 3.1 系统整体硬件结构图 4 3.2 FPGA控制系统设计 4 3.2.1 主控芯片的选择 4 3.2.2 控制部分电源设计 5 3.2.3 时钟电路设计 6 3.2.4 复位电路设计 6 3.3 图像采集电路设计 7 3.3.1 图像传感器的选择 7 3.3.2 图像传感器MT9M011的工作原理 7 3.3.3 图像采集硬件电路 8 3.4 外部存储器电路设计 9 3.4.1 外部存储器的选择 9 3.4.2 SDRAM简介 9 3.5 D/A转换器电路设计 10 3.5.1 ADV7123简介 10 3.5.2 D/A转换硬件电路图设计 11 4 系统软件设计 12 4.1 图像传感器初始化程序设计 12 4.1.1 I2C控制程序设计 12 4.1.2 MT9M011初始化程序设计 14 4.2 图像数据采集模块 15 4.2.1 图像采集原理介绍 15 4.2.2 图像采集模块的设计与仿真 16 4.3 格式转换模块 18 4.3.1 格式转换原理介绍 18 4.3.2 模块程序的设计与波形仿真 20 4.4 SDRAM控制器的实现 22 4.5 VGA控制器 23 4.5.1 VGA接口介绍 24 4.5.2 VGA控制器的设计 24 4.5.3 VGA控制器的仿真与实现 26 5 系统调试与分析 28 5.1 系统实物图 28 5.2 系统调试 28 5.2.1 系统调试过程 28 5.2.2 系统调试中遇到的问题 29 5.3 系统调试的体会 30 结束语 31 参考文献 32 附录1 图象采集部分源程序 33 附录2 电路图 36 附录3 实物图和采集图像 39 致 谢 40 摘 要 随着全球科技的不断发展，各种工业控制、模式识别以及计算机视觉对图像采集的要求越来越高。伴随着嵌入式系统的兴起和发展，设计一种价格合理、使用灵活的图像采集系统已成为可能，而这种图像采集系统的设计也有着十分重要的实际意义。 本文详细介绍了一种基于嵌入式技术的数字图像采集系统的设计方案。该系统采用FPGA作为主控芯片，来完成对图像传感器、SDRAM存储器以及VGA显示器的时序控制。该芯片内部由I2C配置模块、图像采集模块、图像数据格式转换模块、SDRAM控制器模块以及VGA控制模块组成。 本设计的创新点在于充分发挥了FPGA在数字信号处理高集成、高速度的优点，很好的解决了图像采集数据量大、处理耗时、信号复杂等技术难点。另外，该设计的图像采集、处理及显示均没有PC机的参与，较好的解决了传统图像采集体积大、成本高的缺点。 本文首先分析了图像采集系统的研究现状和意义，简单介绍了系统的设计方案和工作原理，之后在论文的3、4章中，我分别对系统的硬件电路、软件程序进行了详细的原理介绍，并对各模块进行了设计和仿真。将每一部分的仿真结果都与理论结果进行了比较和分析，并在实物中进行了调试。在论文的第5章中，详细记录了调试中遇到的问题与自己的调试体会，并给出了实物调试结果。 在实物运行中，系统能够实现图像的实时采集，且采集图像较为清晰，收到了预期的效果。 关键字：FPGA；图像采集；VGA ；SDRAM存储器 Abstract With the continuous development of global science and technology, industrial control, pattern recognition and computer vision for image acquisition have become increasingly demanding. Accompanied by the emergence of embedded systems and development, to design a reasonable price, the use of flexible image acquisition systems have become possible, and that the design of image acquisition system also has important practical significance. This paper descri