基于CMOS圖像傳感器的視頻采集系統設計
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2．4 緩存控制模塊
靜態(tài)隨機存儲器(Static Random Access Memory，SRAM)和同步動(dòng)態(tài)隨機存儲器(Synchronous DynamicRandom Access Memory，SDRAM)是目前常用的2種存儲器，2種存儲器各有優(yōu)劣，而SRAM相對于SDRAM時(shí)序控制較為簡(jiǎn)單，因此本系統采用SRAM作為數據緩存。緩存控制模塊主要實(shí)現將轉換后的數據緩存在SRAM寫(xiě)FIFO中以及將從SRAM讀出的數據緩存在SRAM讀FIFO中，而前端數據采集和處理是用OV7670輸入的25 MHz的像素時(shí)鐘作為主控時(shí)鐘的，而SRAM的讀寫(xiě)時(shí)鐘為100 MHz，而后端VGA控制模塊的時(shí)鐘也為25 MHz，對于數據在異頻的時(shí)鐘域之間的傳輸，需要利用例化2個(gè)異步FIFO模塊fifo_in和fifo_out作為數據在不同時(shí)鐘域之間的緩沖。FIFO通過(guò)IP核實(shí)現，存儲寬度為16 b，存儲深度選擇512。緩存控制模塊的框圖如圖5所示。利用FIFO解決異頻時(shí)鐘域數據同步的方法是用上級隨路時(shí)鐘寫(xiě)上級數據，然后用本級時(shí)鐘讀出數據。由于時(shí)鐘頻率不同，因此兩個(gè)端口的數據吞吐率不一致，設計時(shí)要開(kāi)好緩沖區，并通過(guò)監控確保數據不會(huì )溢出。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159779.htm
2．4．1 fifo_in模塊
在本系統中用數據采集與格式轉換模塊處理后的16位圖像數據作為fifo_in模塊的輸入數據，每次往FIFO中寫(xiě)一行數據(320個(gè)16位數據)OV7670輸入的像素時(shí)鐘作為寫(xiě)時(shí)鐘，行有效cam_href作為FIFO寫(xiě)使能，FIFO的讀時(shí)鐘rdclk為100 MHz，也是SRAM的讀寫(xiě)時(shí)鐘。FIFO讀使能產(chǎn)生是通過(guò)判斷FIFO寫(xiě)使能下降沿來(lái)生成一個(gè)計數值為320的計數器，在計數期間將讀使能置高，將數據由FIFO緩存到SRAM。因為在320個(gè)數據寫(xiě)完后有一段時(shí)間行有效為低，由于SRAM讀速率遠大于上一級寫(xiě)速率，可以充分利用這段時(shí)間將數據存入SRAM。
2．4．2 fifo_out模塊
由于采用單片SRAM，SRAM的讀寫(xiě)要避免沖突。因此通過(guò)判斷fifo_out模塊中的wrusedw(FIFO中剩余的數據數量)來(lái)控制FIFO的讀／寫(xiě)。當wrusedw的值小于192時(shí)，將一個(gè)標志位fifo_empty置高。為避免讀寫(xiě)沖突，將SRAM讀使能的產(chǎn)生分為2種情況，在幀有效信號置高期間，此時(shí)一幀圖像的數據正在由圖像傳感器輸出，SRAM會(huì )存在寫(xiě)入數據的情況，只有在fifo_empty置高和SRAM寫(xiě)使能下降沿同時(shí)滿(mǎn)足的情況下讀使能才會(huì )置高，而在幀有效信號為低期間，SRAM不會(huì )寫(xiě)入數據，只需在fifo_empty置高時(shí)一個(gè)計數值為320的計數器開(kāi)始計數，在汁數期間將讀使能置高即可。而FIFO的讀使能來(lái)自VGA控制模塊，在需要輸出圖像數據到VGA顯示器上顯示時(shí)，VGA控制模塊讀FIFO使能置高，來(lái)讀取FIFO中的圖像數據。
2．5 VGA控制模塊
VGA(Video Graphics Array)即視頻圖形陣列，是IBM在1987年隨PS／2機一起推出的一種視頻傳輸標準，具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，在彩色顯示器領(lǐng)域得到了廣泛的應用。
VGA控制模塊主要是產(chǎn)生符合要求的VGA時(shí)序，使得視頻圖像數據能夠正確地在VGA顯示器上進(jìn)行顯示。本系統中VGA控制模塊產(chǎn)生的是分辨率為640×480，刷新率為60 Hz的VGA時(shí)序，并將從SRAM讀出的16位像素信號分成5位red信號、6位green信號和5位blue信號，輸出到D／A轉換電路。
VGA控制模塊中主要利用行同步計數器hcnt和場(chǎng)同步計數器vcnt來(lái)分別產(chǎn)生行同步和場(chǎng)同步。時(shí)序主要參考分辨率為640×480，刷新率為60 Hz的VGA工業(yè)標準時(shí)序，如表1所示。
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