實(shí)時(shí)視頻數據采集的FPGA實(shí)現

摘 要： 介紹一種在工礦監視系統中采用FPGA實(shí)現視頻數據實(shí)時(shí)采集和顯示的設計方案。系統中采用FPGA和視頻解碼器實(shí)現了高速連續的視頻數據采集與處理。處理后的視頻信號通過(guò)VGA格式轉換，可以在現場(chǎng)VGA顯示器上觀(guān)看，也可以通過(guò)鍵控將數據存儲在存儲介質(zhì)中，從而實(shí)現了實(shí)時(shí)視頻監視。
關(guān)鍵詞： 實(shí)時(shí)數據采集；視頻監視；數據格式；可編程邏輯陣列

視頻監控系統利用現存的企業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò )平臺，將監控范圍內所需的視頻、音頻等數據以數字形式通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸、存儲和共享，使安全監控部門(mén)及時(shí)獲得關(guān)于監控現場(chǎng)實(shí)時(shí)、準確、具體、直觀(guān)的數據，為安全生產(chǎn)提供一種新的技術(shù)手段。FPGA以其高性能、高可靠性以及現場(chǎng)修改、現場(chǎng)驗證、現場(chǎng)實(shí)現的數字系統單片化的應用優(yōu)勢而日益成為視頻信號處理領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)。特別是其高速并行處理能力，使其在處理速度、成本、可靠性、開(kāi)發(fā)周期和擴展能力等方面具有明顯的優(yōu)勢。
本文設計一種用于工礦監控系統的實(shí)時(shí)視頻數據采集系統，系統中由CCD攝像頭采集到模擬視頻信號，通過(guò)視頻解碼芯片轉換為PAL制式的數字視頻信號，采用FPGA對其進(jìn)行格式轉換，在現場(chǎng)使用VGA顯示器進(jìn)行視頻監視，在按鍵的控制下可以存儲于硬盤(pán)等存儲介質(zhì)中或傳輸至網(wǎng)絡(luò )中。本設計以高性能的 FPGA為核心部件，與視頻解碼芯片、SRAM等外圍器件構成整個(gè)視頻數據處理系統，集采集、存儲、顯示功能于一體，其系統總體框圖如圖1所示。設計中的 FPGA器件采用Altera公司的CycloneII系列EP2C8Q208C8N芯片；視頻解碼芯片選用Philips公司的SAA7113H作為視頻數據的模數轉換器件；SRAM采用高速、低功耗8 Mbit的IS61LV51216作為圖像數據緩存器。

1 實(shí)時(shí)視頻監視系統的結構
一個(gè)完整的成像系統不但要具備圖像信號采集功能，對圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示[1]，而且要完成圖像信號的分析、處理（如圖像壓縮等）以及圖像處理結果的反饋等?；贔PGA的實(shí)時(shí)視頻監視系統的結構如圖2所示，主要包括IIC配置單元、數據采集及控制單元、VGA接口單元和壓縮存儲單元等。