基于ｆｐｇａ技术的新型高速图像采集 摘要：介绍了以ｆｐｇａ为核心芯片的高速图形采集系统，图形采集频率可达１３．５ｍｈｚ。在该系统中，还采用了ｐｈｉｌｉｐ公司最新推出的视频ａ／ｄ芯片ｓａａ７１１１，将电视信号转换成数字信号，并由ｆｐｇａ作为控制器将数字信号存入２５６ｋｒａｍ，以便ｄｓｐ芯片根据需要进行预处理，提取有用数据。 关键词：ｆｐｇａ ａ／ｄ 视频采集 现代的图形采集技术发展迅速，各种基于ｉｓａ、ｐｃｉ等总线的图形采集卡已能在市场上买到，但是价格比较昂贵，并且处理功能简单。对于特殊需要不能很好满足，往往需要加上后续处理部分，这给特殊需要的用户带来了不便。采用现场可编程芯片及ｄｓｐ处理芯片构成的图像采集系统，可以根据不同的需要进行现场编程，具有通用性好、价格相对便宜等特点。

该系统采用ｐｈｉｌｉｐ公司最新推出的视频ａ／ｄ芯片７１１１，将从ｃｃｄ输出的ｐａｌ制式的全电视信号转换为数字信号，由ｆｐｇａ作为采样控制器将该八位数字信号存入片内ｒａｍ中，随后可根据具体需要由ｄｓｐ进行预处理，提取有用数据（数据量已很小），然后将所需结果经由ｉｓａ总线交给计算机处理，完成接口功能。图１所示为采集系统方框图。

１ 视频信号的ａ／ｄ转化

本文所研究的图形对象是静态的，要求采集５１２×５１２的灰度图像，可采用ｃｃｄ摄像机进行图像采集。ｃｃｄ的输出为标准ｐａｌ制式，因此需要进行ａ／ｄ转化。

本系统采用的ｐｈｉｌｉｐ公司的视频ａ／ｄ芯片ｓａａ７１１１具有四路视频输入，抗混滤波、梳状滤波都被集成到芯片内部，带来了极大的方便。场同步信号ｖｒｅｆ、行同步信号ｈｒｅｆ、奇偶场信号ｒｅｓ１、像素时钟信号ｌｌｃ２都由管脚直接引出，省去了以往的时钟同步电路的设计，可靠性也有所提高。系统内部锁相环技术的集成使得可靠性和设计复杂度都有极大的降低。

在７１１１中有控制字可以直接控制行同步有效时间，因此可以省略行延迟电路。

２ 逻辑控制部分

本系统的核心控制部分由一片ｆｐｇａ芯片实现。由于ｆｐｇａ芯片具有高速、高可靠性、开发周期短的特点，并且可以根据现场的需要进行编程、可擦写多次，因而具有极大的方便性。随着现代工艺的提高，芯片加工的成本有了极大的降低，可靠性也有保证，芯片的大小和功耗都有极大的降低，特别是３．３ｖ的ｆｐｇａ是现在厂商主推的产品，并且有继续降低的趋势。现代高技术的发展使得ｆｐｇａ应用于电子设计中成为可能和必然趋势。

基于ｆｐｇａ技术的采样控制器要产生众多的控制信号。当微处理器发出采样指令时，采样控制器在此后到来的第一个帧同步信号到来时启动采样，并将这帧数据存放在ｓｒａｍ中，采样结束后向微处理器发出采样结束ｅｃｏ信号。采样控制器主要实现三个逻辑功能：地址发生器；握手逻辑；ｒａｍ写时序。

（１）地址发生器由计数器及一部分ｄ触发器和逻辑门组成。主要具有场延迟功能和地址发生功能。由于所采图像为５１２×５１２的正方形（这是由于系统后续处理的需要），７１１１中的输出信号为７２０×６２５的矩形，因此需要对７１１１信号进行行延迟和场延迟。