基于ｆｐｇａ技術的新型高速圖像采集 摘要：介紹了以ｆｐｇａ為核心芯片的高速圖形采集系統，圖形采集頻率可達１３．５ｍｈｚ。在該系統中，還采用了ｐｈｉｌｉｐ公司最新推出的視頻ａ／ｄ芯片ｓａａ７１１１，將電視信號轉換成數字信號，并由ｆｐｇａ作為控制器將數字信號存入２５６ｋｒａｍ，以便ｄｓｐ芯片根據需要進行預處理，提取有用數據。 關鍵詞：ｆｐｇａ ａ／ｄ 視頻采集 現代的圖形采集技術發展迅速，各種基于ｉｓａ、ｐｃｉ等總線的圖形采集卡已能在市場上買到，但是價格比較昂貴，并且處理功能簡單。對于特殊需要不能很好滿足，往往需要加上后續處理部分，這給特殊需要的用戶帶來了不便。采用現場可編程芯片及ｄｓｐ處理芯片構成的圖像采集系統，可以根據不同的需要進行現場編程，具有通用性好、價格相對便宜等特點。

該系統采用ｐｈｉｌｉｐ公司最新推出的視頻ａ／ｄ芯片７１１１，將從ｃｃｄ輸出的ｐａｌ制式的全電視信號轉換為數字信號，由ｆｐｇａ作為采樣控制器將該八位數字信號存入片內ｒａｍ中，隨后可根據具體需要由ｄｓｐ進行預處理，提取有用數據（數據量已很小），然后將所需結果經由ｉｓａ總線交給計算機處理，完成接口功能。圖１所示為采集系統方框圖。

１ 視頻信號的ａ／ｄ轉化

本文所研究的圖形對象是靜態的，要求采集５１２×５１２的灰度圖像，可采用ｃｃｄ攝像機進行圖像采集。ｃｃｄ的輸出為標準ｐａｌ制式，因此需要進行ａ／ｄ轉化。

本系統采用的ｐｈｉｌｉｐ公司的視頻ａ／ｄ芯片ｓａａ７１１１具有四路視頻輸入，抗混濾波、梳狀濾波都被集成到芯片內部，帶來了極大的方便。場同步信號ｖｒｅｆ、行同步信號ｈｒｅｆ、奇偶場信號ｒｅｓ１、像素時鐘信號ｌｌｃ２都由管腳直接引出，省去了以往的時鐘同步電路的設計，可靠性也有所提高。系統內部鎖相環技術的集成使得可靠性和設計復雜度都有極大的降低。

在７１１１中有控制字可以直接控制行同步有效時間，因此可以省略行延遲電路。

２ 邏輯控制部分

本系統的核心控制部分由一片ｆｐｇａ芯片實現。由于ｆｐｇａ芯片具有高速、高可靠性、開發周期短的特點，并且可以根據現場的需要進行編程、可擦寫多次，因而具有極大的方便性。隨著現代工藝的提高，芯片加工的成本有了極大的降低，可靠性也有保證，芯片的大小和功耗都有極大的降低，特別是３．３ｖ的ｆｐｇａ是現在廠商主推的產品，并且有繼續降低的趨勢。現代高技術的發展使得ｆｐｇａ應用于電子設計中成為可能和必然趨勢。

基于ｆｐｇａ技術的采樣控制器要產生眾多的控制信號。當微處理器發出采樣指令時，采樣控制器在此后到來的第一個幀同步信號到來時啟動采樣，并將這幀數據存放在ｓｒａｍ中，采樣結束后向微處理器發出采樣結束ｅｃｏ信號。采樣控制器主要實現三個邏輯功能：地址發生器；握手邏輯；ｒａｍ寫時序。

（１）地址發生器由計數器及一部分ｄ觸發器和邏輯門組成。主要具有場延遲功能和地址發生功能。由于所采圖像為５１２×５１２的正方形（這是由于系統后續處理的需要），７１１１中的輸出信號為７２０×６２５的矩形，因此需要對７１１１信號進行行延遲和場延遲。