基于FPGA的图像边缘检测系统(三)-设计实现
参考文献：手把手教你学FPGA设计：基于大道至简的至简设计法
基于VIP_Board Big的FPGA入门进阶及图像处理算法开发教程-V3.0
以上文章都可以点击进行下载
本系列文章如下：
基于FPGA的图像边缘检测系统(一)-原理
基于FPGA的图像边缘检测系统(二)-原理
基于FPGA的图像边缘检测系统(三)-设计实现
文章目录
- 基于FPGA的图像边缘检测系统(三)-设计实现
- [基于FPGA的图像边缘检测系统(一)-原理](https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/83150325)
- [基于FPGA的图像边缘检测系统(二)-原理](https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/83274412)
- [基于FPGA的图像边缘检测系统(三)-设计实现](https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/83275171)
- 一、 背景介绍
- 二、 设计要求
- 三、 基本原理
- 3.1 PLL
- 3.2 OV7670
- 3.2.1 I2C 时序 写入设计
- 3.2.2 I2C 时序 读取设计
- 3.2.3 IIC 调试总结
- 3.2.4 OV7670 寄存器配置
- 3.2.5 OV7670 寄存器配置2
- 3.2.6 视频信号分析
- 3.2.7 视频解码的 Verilog 实现
- 3.2.8 注意
- 3.3 灰度转换
- 3.4 高斯滤波
- 3.5 边缘检测
- 3.6 兵乓操作
- 四、 设计方案
- 五、 设计实现
- 六、 仿真调试
- 七、 板级调试
- OVER
- [基于FPGA的图像边缘检测系统(一)-原理](https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/83150325)
- [基于FPGA的图像边缘检测系统(二)-原理](https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/83274412)
- [基于FPGA的图像边缘检测系统(三)-设计实现](https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/83275171)
- PS:福利 传送门:
以下内容，请移步：
基于FPGA的图像边缘检测系统(一)-原理
一、 背景介绍
二、 设计要求
三、 基本原理
3.1 PLL
3.2 OV7670
3.2.1 I2C 时序 写入设计
3.2.2 I2C 时序 读取设计
3.2.3 IIC 调试总结
3.2.4 OV7670 寄存器配置
以上内容，请移步：
基于FPGA的图像边缘检测系统(一)-原理
3.2.5 OV7670 寄存器配置2
3.2.6 视频信号分析
3.2.7 视频解码的 Verilog 实现
3.2.8 注意
3.3 灰度转换
3.3.1.基础
3.3.2.整数算法
3.3.3.整数移位算法
3.4 高斯滤波
3.5 边缘检测
3.6 兵乓操作
以上内容，请移步：
基于FPGA的图像边缘检测系统(二)-原理
四、 设计方案
根据设计要求完成图像的采集、存储与显示，要用到的外设有OV7670、SDRAM和VGA。
- 1） 摄像头OV7670
2） SDRAM
本次设计并没有采用上诉设计的乒乓操作，而是在SDRAM中实现两个BANK的伪乒乓操作，具体框图如下：
3） VGA
VGA也是使用不需要配置交互架构。模块划分结果如图所示。
4）整体架构
PLL模块
本功能用到了两个PLL。
PLL1根据50M时钟，产生整个工程的主体时钟100M，以及送给OV7670的时钟25M。
PLL2根据OV7670过来的PCLK时钟，产生OV7670同频同相的时钟，这个时钟作为采集模块和VGA驱动模块的时钟。
矩阵键盘模块
矩阵键盘只用识别哪个按键按下。
控制模块
控制模块负责整个工程的控制信息，此项目主要是控制边缘检测结果水线。
OV7670配置模块
OV7670配置模块负责管理OV7670的寄存器的配置信号，决定了哪些寄存器要进行读、写操作。
本模块内部包括有一个配置表，用户通过该表就可以定义寄存器配置。该配置表可以定义配置的长度以及每个寄存器的读写属性，其格式如下：
读写属性（2bit） 地址（8bit） 数据（8bit）
读写属性：0表示不操作；1表示写操作；2表示读操作；3表示先写后读操作。
地址：要操作的寄存器地址
数据：要操作到寄存器的数据，只有写时有效，读时无用。
本模块根据配置表属性，产生相应的读写命令并发给下游模块。
SCCB接口模块
SCCB接口模块处理OV7670相连的配置接口时序。接收上游模块的写命令，就产生写时序；接收上游模块的读时序，就产生读时序，并将读到的数据返回给上游模块。
OV7670采集模块
OV7670采集模块负责采集图像数据。本工程采集的是640*480分辨率、RGB565格式的图像，图像速率是30帧/S。
1. 务必保证输出每一帧都是640*480的图像。
2. 务必能够自动从第一个像素开始采集。
3. 为了实现以上两点，当出错时，可以不用保证图像数据正确，但一定要满足以上两点。
滤波模块
滤波模块负责图像数据的噪声滤波，滤去高斯噪声。
边缘检测模块
边缘检测模块负责完成基于SOBEL算法的边缘检测，同时对结果做二值化处理，最后得到1个像素1比特的结果数据，数据送到存储控制模块。
存储控制模块
边缘检测后的图像数据，首先将保存到内部的两个RAM当中。每个RAM可以保存1幅320*200的图像。本模块的工作方式为：
1. 图像数据开始时保存到RAM0，同时VGA从RAM1中读取图像数据进行显示。
2. 如果将整个图像数据写到RAM0后，等待VGA读完RAM1的数据。在等待期间，新到的图像数据将丢弃。
3. 当VGA读完RAM1的数据后，如果RAM0的1幅图像数据已经写完，将开始读取RAM0的数据进行显示。同时模块准备将新的图像数据写到RAM1当中，需要注意的是，新的图像数据必须从一幅图像的第一个数据开始写。
4. RAM1和RAM0根据以上原则相互切换。也就是说：当写完一幅图像并且读完一幅图像时，才开始切换。
VGA驱动模块
读取存储模块的数据并驱动到外部显示器进行显示。
五、 设计实现
5.1 硬件
5.2 Verilog代码设计
详见：https://github.com/suisuisi/FPGA_SOBLE_OV7670
该部分代码没添加滤波模块，不过功能已经实现 ，后续还在修改。
六、 仿真调试
由于代码及相关设计均参考相关资料，直接板级调试通过，所以没进行仿真。实际代码出现问题时需要进行相关的仿真。
七、 板级调试
原图像
检测之后图像
OVER
本系列教程结束，下面有福利，希望对您有帮助！！
基于FPGA的图像边缘检测系统(一)-原理
基于FPGA的图像边缘检测系统(二)-原理
基于FPGA的图像边缘检测系统(三)-设计实现
PS:福利 传送门:
资料包百度网盘：链接:[url=链接:https://pan.baidu.com/s/1n2u7JAFHksDY-Jknl5IHJw 密码:6i77
