基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，包括：視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像編碼模塊、控制模塊、按鍵與LED顯示模塊和外部存儲器。本發(fā)明針對傳統(tǒng)的VGA視頻采集卡存在系統(tǒng)便攜性差，二次開發(fā)困難的缺點(diǎn)，結(jié)合SoPC技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)，提供一種基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置。該裝置在可編程軟核上，結(jié)合定制的數(shù)字邏輯模塊，實(shí)現(xiàn)了VGA圖像的采集、壓縮和存儲功能。該裝置可以用在VGA視頻信息的采集和分析領(lǐng)域。
【專利說明】基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及圖像采集和圖像壓縮【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，是涉及一種分辨率自適應(yīng)的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]視頻圖形陣列(Video Graphics Array, VGA)是當(dāng)前計算機(jī)顯示設(shè)備普遍支持的一種模擬信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)。隨著計算機(jī)顯卡性能的不斷增強(qiáng)，VGA信號的分辨率不斷提高，對圖像處理設(shè)備的采集能力提出了更高的要求。
[0003]目前，大量的VGA圖像采集設(shè)備使用的是PCI/PC1-E圖像采集卡形式，通過PCI總線將圖像內(nèi)容傳輸至計算機(jī)內(nèi)存。實(shí)際應(yīng)用中，采用PCI/PC1-E圖像采集卡的形式處理VGA信號時，必須接入計算機(jī)并操作專業(yè)軟件處理后得出結(jié)果。這對系統(tǒng)的便攜性、二次開發(fā)十分不利。而采用可編程片上系統(tǒng)(System on a Programmable Chip, SoPC)技術(shù),能解決這個問題。
[0004]近年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的芯片設(shè)計方法從“集成電路”級設(shè)計向“集成系統(tǒng)”轉(zhuǎn)變，其突出標(biāo)志是片上系統(tǒng)(System on Chip, SoC)被業(yè)界廣泛接受，成為了研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。為了應(yīng)對SoC技術(shù)在開發(fā)階段試制風(fēng)險大的缺點(diǎn)，SoPC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。SoPC技術(shù)是使用大規(guī)?，F(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)，來實(shí)現(xiàn)SoC的功能，具有靈活的設(shè)計方式，可裁剪，可擴(kuò)充，可升級，同時具備軟硬件在系統(tǒng)中的可編程功能，是當(dāng)今SoC芯片設(shè)計的一個重要技術(shù)。使用SoPC技術(shù)的系統(tǒng)，具有設(shè)計靈活，功能擴(kuò)展性強(qiáng)，集成度高的特點(diǎn)，同時降低了系統(tǒng)總功耗，是當(dāng)今應(yīng)用電子系統(tǒng)的最佳選擇之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對傳統(tǒng)的VGA視頻采集卡存在系統(tǒng)便攜性差，二次開發(fā)困難的缺點(diǎn)，結(jié)合SoPC技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)，提供一種基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置。該裝置在可編程軟核上，結(jié)合定制的數(shù)字邏輯模塊，實(shí)現(xiàn)了 VGA圖像的采集、壓縮和存儲功能。該裝置可以用在VGA視頻信息的采集和分析領(lǐng)域。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，包括:視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像編碼模塊、控制模塊、按鍵與LED顯示模塊和外部存儲器，其中，
[0007]所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述圖像編碼模塊相耦接，用于將VGA模擬信號轉(zhuǎn)換成VGA數(shù)字信號，發(fā)送至所述圖像編碼模塊；
[0008]所述圖像編碼模塊，包括:圖像采集單元和圖像壓縮單元，該圖像編碼模塊，分別與所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器和控制模塊相耦接，用于接收VGA數(shù)字信號并進(jìn)行采集和壓縮處理后發(fā)送至所述控制模塊，其中，
[0009]所述圖像采集單元，分別與所述圖像壓縮單元和視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器相耦接，用于接收并采集視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的VGA數(shù)字信號，檢測出VGA數(shù)字信號的分辨率且提取出有效像素后發(fā)送至所述圖像壓縮單元；
[0010]所述圖像壓縮單元，分別與所述圖像采集單元和控制模塊相耦接，用于接收所述圖像采集單元發(fā)送的提取出有效像素的VGA數(shù)字信號，進(jìn)行壓縮后得到壓縮圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制模塊，
[0011]所述控制模塊，包括:處理器單元和圖像存儲單元，分別與所述圖像編碼模塊中的圖像壓縮單元、按鍵與LED顯示模塊和外部存儲器相耦接，用于控制圖像數(shù)據(jù)傳輸流向、控制所述外部存儲器的圖像數(shù)據(jù)讀寫以及通過所述處理器單元中設(shè)置的文件子單元對所述圖像存儲單元進(jìn)行讀寫控制，還用于對所述圖像壓縮單元發(fā)送的壓縮圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲，與所述按鍵與LED顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中，
[0012]所述處理器單元，分別與所述圖像壓縮單元和圖像存儲單元相耦接，用于控制圖像數(shù)據(jù)傳輸流向、控制所述外部存儲器的圖像數(shù)據(jù)讀寫以及通過其中設(shè)置的文件子單元對所述圖像存儲單元進(jìn)行讀寫控制，接收所述圖像壓縮單元發(fā)送的壓縮圖像數(shù)據(jù)，并處理后發(fā)送至所述圖像存儲單元；
[0013]所述圖像存儲單元，分別與所述處理器單元、外部存儲器和按鍵與LED顯示模塊相耦接，用于接收所述處理器單元發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，分別與所述按鍵與LED顯示模塊和外部存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，
[0014]所述外部存儲器，與所述圖像存儲單元相耦接，用于與圖像存儲單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，
[0015]所述按鍵與LED顯示模塊，與所述控制模塊相耦接，用于與所述控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，處理用戶的需求，顯示不同的工作狀態(tài)。
[0016]優(yōu)選地，其中，所述圖像采集單元，進(jìn)一步包括:分辨率檢測子單元和有效像素提取子單元，其中，
[0017]所述分辨率檢測子單元，分別與所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器和有效像素提取子單元相耦接，用于接收并采集所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的VGA數(shù)字信號，檢測出輸入的VGA數(shù)字信號的分辨率，發(fā)送至所述有效像素提取子單元；
[0018]所述有效像素提取子單元，分別與所述分辨率檢測子單元和圖像壓縮單元相耦接，用于接收所述分辨率檢測子單元發(fā)送的VGA數(shù)字信號，提取出有效像素后得到RGB圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至所述圖像壓縮單元。
[0019]優(yōu)選地，其中，所述圖像壓縮單元，利用JPEG壓縮算法對圖像進(jìn)行壓縮，進(jìn)一步包括:圖像格式轉(zhuǎn)換子單元和JPEG圖像壓縮子單元，其中，
[0020]所述圖像格式轉(zhuǎn)換子單元，分別與所述圖像采集單元中的有效像素提取子單元和JPEG圖像壓縮子單元相耦接，用于將所述有限像素提取子單元發(fā)送的RGB圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為所述JPEG圖像壓縮子單元所需的YCbCr圖像數(shù)據(jù)，發(fā)送至所述JPEG圖像壓縮子單元；
[0021]所述JPEG圖像壓縮子單元，分別與所述圖像格式轉(zhuǎn)換子單元和控制模塊相耦接，用于接收所述圖像格式轉(zhuǎn)換子單元發(fā)送的YCbCr圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，發(fā)送至所述控制模塊。
[0022]優(yōu)選地，其中，所述控制模塊與所述圖像編碼模塊通過Avalon-MM總線相耦接。
[0023]優(yōu)選地，其中，所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述圖像編碼模塊通過I2C協(xié)議相耦接，該視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送至所述圖像編碼模塊的VGA數(shù)字信號，包括:24位RGB彩色數(shù)據(jù)、行同步信號HS和場同步信號VS。
[0024]優(yōu)選地，其中，所述圖像存儲單元，包括:并行的SD卡讀寫控制子單元和存儲器接口子單元，其中，
[0025]所述SD卡讀寫控制子單元，分別與所述處理器單元和外部存儲器相耦接，利用SPI模式SD總線協(xié)議中的連續(xù)讀和連續(xù)寫指令，將所述圖像存儲單元中的圖像數(shù)據(jù)讀寫至所述外部存儲器中；
[0026]所述存儲器接口子單元，分別與所述處理器單元和外部存儲器相耦接，通過所述存儲器接口子單元驅(qū)動所述外部存儲器，與外部存儲器進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)交互并存儲于外部存儲器中。
[0027]優(yōu)選地，其中，所述外部存儲器，包括:SD卡和SDRAM存儲器，其中，
[0028]所述SD卡，與所述SD卡讀寫控制子單元相耦接，利用所述SD卡讀寫控制子單元將所述圖像存儲單元中的圖像數(shù)據(jù)讀寫至所述SD卡中；
[0029]所述SDRAM存儲器，與所述存儲器接口子單元相耦接，利用所述存儲器接口子單元與所述圖像存儲單元進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)交互并存儲于SDRAM中。
[0030]優(yōu)選地，其中，所述YCbCr圖像數(shù)據(jù)為YCbCr4:4:4無下采樣數(shù)據(jù)。
[0031 ] 優(yōu)選地，其中，所述按鍵與LED顯示模塊通過并行I/O端口與所述控制模塊相耦接。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，達(dá)到了如下效果:
[0033](I)隨著VGA分辨率的不斷提高，圖像處理設(shè)備的視頻采集部分的要求愈發(fā)苛刻，本發(fā)明提供的基于可編程片上系統(tǒng)SoPC技術(shù)的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，具有設(shè)計靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，采集壓縮存儲集成為一體，可以有效的減小裝置體積，節(jié)約功耗，降低成本，為VGA視頻采集與后續(xù)分析處理和應(yīng)用提供了一種新的技術(shù)方案。
[0034](2)本發(fā)明的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置。采用SoPC技術(shù)、圖像壓縮技術(shù)，通過各模塊的結(jié)合，在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)了 VGA圖像的采集、壓縮存儲功能。本發(fā)明的集成度高、設(shè)計靈活、可擴(kuò)充性強(qiáng)，可以作為一個獨(dú)立的設(shè)備應(yīng)用于VGA視頻采集和圖像分析處理領(lǐng)域。
[0035](3)本裝置可以作為獨(dú)立的圖像處理設(shè)備，自適應(yīng)檢測輸入VGA信號分辨率，自動完成圖像采集、圖像壓縮和圖像存儲工作。
[0036](4)在本發(fā)明的處理器上實(shí)現(xiàn)了定制的文件系統(tǒng)，完成了 SD卡的快速讀寫功能。
[0037](5)本發(fā)明的按鍵與LED顯示模塊作為人機(jī)交互的平臺通過按鍵輸入形式處理用戶的需求，通過LED燈指示不同的工作狀態(tài)，更加方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0039]圖1是VGA圖像采集與壓縮存儲裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖2是VGA圖像采集與壓縮存儲裝置數(shù)字邏輯模塊圖；
[0041]圖3是VGA圖像采集與壓縮存儲裝置層次圖；
[0042]圖4是圖像處理單元工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043]如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的誤差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術(shù)問題，基本達(dá)到所述技術(shù)效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書后續(xù)描述為實(shí)施本申請的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0044]以下結(jié)合附圖對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不作為對本申請的限定。
[0045]實(shí)施例一:
[0046]結(jié)合圖1，提供的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置包括:視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101、圖像編碼模塊102、控制模塊103、按鍵與LED顯示模塊104和外部存儲器105。
[0047]其中，視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101，與圖像編碼模塊102相耦接，VGA模擬信號發(fā)送到視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101后，將其轉(zhuǎn)換成VGA數(shù)字信號，發(fā)送至圖像編碼模塊102，現(xiàn)有技術(shù)中采集圖像的圖像源大多是通過COMS 0V7660傳感器輸入的，而本申請是直接VGA信號輸入，通過視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101轉(zhuǎn)換為與本裝置適應(yīng)的VGA數(shù)字信號。視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101與圖像編碼模塊102相耦接，并采用I2C協(xié)議對視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101 (ADC芯片)進(jìn)行配置，配置的過程在圖像編碼模塊102中實(shí)現(xiàn)。該視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101發(fā)送至圖像編碼模塊102的VGA數(shù)字信號包括:24位RGB彩色數(shù)據(jù)、行同步信號HS和場同步信號VS。
[0048]圖像編碼模塊102，包括:圖像采集單元1021和圖像壓縮單元1022，該圖像編碼模塊，分別與視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101和控制模塊103相耦接，用于接收VGA數(shù)字信號并進(jìn)行采集和壓縮，處理后發(fā)送至所述控制模塊，其中，
[0049]圖像采集單元1021，分別與圖像壓縮單元1022和視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101相耦接，用于接收并采集視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101發(fā)送的VGA數(shù)字信號，經(jīng)統(tǒng)計和分析，檢測出輸入的VGA數(shù)字信號的分辨率且提取出有效像素后發(fā)送至所述圖像壓縮單元1022 ；
[0050]圖像壓縮單元1022，分別與圖像采集單元1021和控制模塊103相耦接，用于接收圖像采集單元1021發(fā)送的提取出有效像素的VGA數(shù)字信號，進(jìn)行壓縮后得到壓縮圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至控制模塊103。
[0051]控制模塊103，包括:處理器單元1031和圖像存儲單元1032，分別與圖像編碼模塊102中的圖像壓縮單元1022和按鍵與LED顯示模塊104相耦接，控制模塊103與圖像編碼模塊102通過Avalon-MM總線相耦接，控制模塊103用于控制圖像數(shù)據(jù)傳輸流向、控制外部存儲器105的圖像數(shù)據(jù)讀寫以及通過處理器單元1031中設(shè)置的文件子單元對圖像存儲單元1032中的SD卡讀寫控制子單元進(jìn)行控制，還用于對圖像壓縮單元1022發(fā)送的壓縮圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲，與按鍵與LED顯示模塊104進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0052]本實(shí)施例中的控制模塊103還能夠用于邏輯控制，主要是保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，它控制著數(shù)據(jù)傳輸和操作的運(yùn)行流程，使得系統(tǒng)各個模塊和數(shù)據(jù)輸入輸出按照既定的時序運(yùn)行，以保證系統(tǒng)不出現(xiàn)邏輯混亂、時序紊亂等失控狀態(tài)。
[0053]本實(shí)施例中的控制模塊103還能夠控制存儲器訪問，具體參見圖2，主要通過Avalon-MM總線協(xié)議來控制外部存儲器105的讀寫，該存儲器訪問包括JPEG行緩存與SDRAM存儲器通信、MCU行緩存與SDRAM存儲器通信，其中SDRAM存儲器的讀寫由SDRAM控制器控制，SDRAM控制器中包含SDRAM的讀寫驅(qū)動，當(dāng)滿足SDRAM存儲器的讀寫時序后，SDRAM存儲器才能正常進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。
[0054]本申請中的文件子單元為定制的文件系統(tǒng)，它是相對于FAT32文件系統(tǒng)來說的，F(xiàn)AT32的存儲簇目錄項(xiàng)是32比特，一個分區(qū)的存儲容量最大為128GB，在移動存儲器和嵌入式系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。
[0055]處理器單元1031，分別與圖像壓縮單元1022和圖像存儲單元1032相耦接，用于控制圖像數(shù)據(jù)傳輸流向、控制外部存儲器105的圖像數(shù)據(jù)讀寫以及通過其中設(shè)置的文件子單元對圖像存儲單元1032進(jìn)行讀寫控制，接收所述圖像壓縮單元1022發(fā)送的壓縮圖像數(shù)據(jù)，并處理后發(fā)送至所述圖像存儲單元。本發(fā)明中的處理器單元采用的是N1s II處理器，包括數(shù)據(jù)傳輸子單元、數(shù)據(jù)緩存子單元、存儲器接口子單元及SD卡讀寫控制子單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸控制、存儲器訪問和邏輯控制功能，并且在本發(fā)明的N1s II處理器上實(shí)現(xiàn)了定制的文件系統(tǒng)，完成SD卡的快速讀寫功能，其中N1s II處理器和定制外設(shè)接口之間采用Avalon總線進(jìn)行連接。
[0056]圖像存儲單元1032，分別與處理器單元1031、按鍵與LED顯示模塊104和外部存儲器105相耦接，用于接收處理器單元1031發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，分別與按鍵與LED顯示模塊104和外部存儲器105進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0057]圖像存儲單元1032，包括:并行的SD卡讀寫控制子單元10321和存儲器接口子單元10322，其中，
[0058]SD卡讀寫控制子單元10321，分別與處理器單元1031和外部存儲器105相耦接，利用SPI模式SD總線協(xié)議中的連續(xù)讀和連續(xù)寫指令，將圖像存儲單元1032中的圖像數(shù)據(jù)讀寫至外部存儲器105中；
[0059]存儲器接口子單元10322，分別與處理器單元1031和外部存儲器105相耦接，通過存儲器接口子單元10322驅(qū)動外部存儲器105，與外部存儲器105進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)交互并存儲于外部存儲器105中。
[0060]按鍵與LED顯示模塊104，與控制模塊103相耦接，用于與所述控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，處理用戶的需求，指示不同的工作狀態(tài)。
[0061]外部存儲器105，分別與處理器單元1031和圖像存儲單元1032相耦接，用于接收處理器單元1031的控制對其進(jìn)行讀寫，與圖像存儲單元1032進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。外部存儲器105，包括:SD卡和SDRAM存儲器，其中，
[0062]SD卡，與所述SD卡讀寫控制子單元10321相耦接，利用SD卡讀寫控制子單元10321將圖像存儲單元1032中的圖像數(shù)據(jù)讀寫至SD卡中；
[0063]SDRAM存儲器，與存儲器接口子單元10322相耦接，利用存儲器接口子單元10322與圖像存儲單元1032進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)交互并存儲于SDRAM中。
[0064]圖像采集單元1021，進(jìn)一步包括:分辨率檢測子單元10211和有效像素提取子單元10212，其中，
[0065]分辨率檢測子單元10211，與有效像素提取子單元10212相耦接，用于檢測出輸入的VGA數(shù)字信號的分辨率，發(fā)送至有效像素提取子單元10212 ；
[0066]有效像素提取子單元10212，分別與分辨率檢測子單元10211和圖像壓縮單元1022相耦接，用于接收分辨率檢測子單元10211發(fā)送的VGA數(shù)字信號，提取出有效像素后得到RGB圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至圖像壓縮單元1022。
[0067]圖像壓縮單元1022，采用JPEG壓縮算法對圖像進(jìn)行壓縮，進(jìn)一步包括:圖像格式轉(zhuǎn)換子單元10221和JPEG圖像壓縮子單元10222，其中，
[0068]圖像格式轉(zhuǎn)換子單元10221，分別與圖像采集單元1021中的有效像素提取子單元10212、JPEG圖像壓縮子單元和控制模塊103相耦接，用于將有效像素提取子單元10212發(fā)送的RGB圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JPEG圖像壓縮子單元10222所需的YCbCr圖像數(shù)據(jù)，分別發(fā)送至JPEG圖像壓縮子單元10222和控制模塊103。
[0069]JPEG圖像壓縮子單元10222，分別與圖像格式轉(zhuǎn)換子單元10221和控制模塊103相耦接，用于接收圖像格式轉(zhuǎn)換子單元10221發(fā)送的YCbCr圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，發(fā)送至所述控制模塊103，本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)了 YCbCr4:4:4無下采樣數(shù)據(jù)的壓縮和存儲，與現(xiàn)有技術(shù)相比，數(shù)據(jù)更加完整。
[0070]圖像存儲單元1032通過處理器單元1031中設(shè)置的所述文件子單元對所述外部存儲器中的SD卡讀寫進(jìn)行控制，通過其中設(shè)置的存儲器接口子單元10322驅(qū)動所述外部存儲器，與外部存儲器進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)交互并存儲于外部存儲器中。本申請中涉及的外部存儲器包括SD卡和SDRAM，它們都是外部設(shè)備，其中SD卡是可攜帶的，SDRAM是固定焊接在系統(tǒng)板上的，與它們交互的結(jié)果一方面是提供驅(qū)動，使得它們正常工作；第二方面是進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取控制。
[0071]按鍵與LED顯示模塊104通過并行I/O端口與控制模塊103相耦接。
[0072]本發(fā)明提供的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置還設(shè)有SD卡讀寫控制模塊，SD卡讀寫控制模塊利用SPI模式SD總線協(xié)議中的連續(xù)讀和連續(xù)寫指令，按照文件連續(xù)存儲的原則，讀寫SD卡扇區(qū)。
[0073]圖像編碼模塊102采用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字化VGA圖像數(shù)據(jù)的分辨率檢測，提取其中的有效數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，傳送給JPEG圖像壓縮子單元10222進(jìn)行壓縮?？刂颇K103基于N1s II處理器提供系統(tǒng)時鐘接口和存儲器接口，控制圖像編碼模塊102發(fā)送來的數(shù)據(jù)的緩存和傳輸，并利用SD卡讀寫接口，寫入壓縮圖像文件。其中，圖像編碼模塊102采用Avalon總線方式，控制N1s II處理器與外設(shè)之間的連接。圖像壓縮編碼算法采用JPEG壓縮算法。
[0074]此外本實(shí)施例中控制模塊103中添加了外部RAM接口和FLASH接口，VGA圖像采集與壓縮存儲所需的邏輯控制代碼存儲在外部FLASH中。
[0075]圖像編碼模塊102通過I2C協(xié)議與視頻模數(shù)轉(zhuǎn)化器101通信，采用24位RGB彩色數(shù)據(jù)輸入，該視頻模數(shù)轉(zhuǎn)化器101具備自適應(yīng)不同VGA分辨率圖像輸入的功能，最高分辨率達(dá) 1600*1200。
[0076]基于以上技術(shù)方案，本實(shí)施例使用單片現(xiàn)場可編程邏輯門陣列器件實(shí)現(xiàn)圖像采集、壓縮和存儲功能，系統(tǒng)集成度高。此外還采用鋰離子電池供電，更加方便，當(dāng)然這里對于供電方式不做具體限定。
[0077]SD卡讀寫控制子單元10321使用SPI模式的SD總線協(xié)議，完成對SD卡的操作，并使用定制的文件子單元在SD卡上進(jìn)行文件讀寫。本發(fā)明定制了文件子單元，采用SPI模式SD總線協(xié)議中的連續(xù)讀和連續(xù)寫指令，按照文件連續(xù)存儲的原則，讀寫SD卡扇區(qū)，可以在識別標(biāo)準(zhǔn)FAT32文件的操作系統(tǒng)中正常讀取文件。
[0078]本發(fā)明還使用連續(xù)寫命令，把內(nèi)存中的文件以扇區(qū)為數(shù)據(jù)塊，按照簇號從大到小、連續(xù)填寫的方式，填充當(dāng)前文件的FAT表項(xiàng)，將數(shù)據(jù)寫入SD卡中。
[0079]實(shí)施例二:
[0080]如圖1所示，VGA圖像采集與壓縮存儲裝置包括視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器101、圖像編碼模塊102、控制模塊103、按鍵與LED顯示模塊104。圖像編碼模塊101采用硬件描述語言在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)，其主要功能是，根據(jù)視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片發(fā)送的行同步信號HS和場同步信號VS，確定輸入VGA信號分辨率，提取每一行信號中的有效像素，對其中的像素數(shù)據(jù)排列方式進(jìn)行重新組織，生成符合JPEG圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的輸入數(shù)據(jù)格式，并將調(diào)整后的數(shù)據(jù)輸入JPEG圖像壓縮子單元10222進(jìn)行壓縮，得到壓縮碼流?？刂颇K103中，本實(shí)施例采用了以N1s II處理器為核心，配合DMA控制器、片上FIFO、并行I/O和存儲器控制接口，使用Avalon-MM總線接口與圖像編碼模塊102及其他可編程模塊進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存，控制其他模塊的配置，控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨?，設(shè)置文件子單元，并快速讀寫SD卡。按鍵與LED顯示模塊104通過并行I/O端口與N1s II處理器通信，按鍵輸入用戶操作請求，LED顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)。
[0081]在圖1的基礎(chǔ)上結(jié)合圖2進(jìn)一步說明，其中圖2所示為VGA圖像采集與壓縮存儲裝置數(shù)字邏輯模塊框圖。
[0082]本發(fā)明所述圖像采集與壓縮存儲裝置,采用Altera公司的Quartus II的SoPCbuilder工具，在單片F(xiàn)PGA上設(shè)置N1s II處理器，作為控制中心。完成VGA分辨率信息獲取、按鍵中斷響應(yīng)、DMA數(shù)據(jù)傳輸中斷響應(yīng)、文件子單元讀寫SD卡以及完成片外配置FLASH燒寫控制功能。同時，使用DMA核、片上FIFO核、并行I/O核、SPI核作為數(shù)據(jù)緩存?zhèn)鬏敽蚐D卡讀寫的底層硬件。通過Avalon-MM總線連接N1s II處理器與圖像編碼模塊102等相關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)寄存器配置和檢測圖像狀態(tài)的操作。各個模塊通過協(xié)同工作，構(gòu)成一個SoPC系統(tǒng)，完成圖像采集、壓縮與存儲操作。
[0083]EPCS (串行存貯器)控制器外接配置FLASH接口，負(fù)責(zé)向配置FLASH寫入設(shè)計程序。SDRAM控制器連接外接幀緩存SDRAM存儲器(同步動態(tài)隨機(jī)存儲器)，系統(tǒng)程序運(yùn)行在SDRAM上。JTAG接口是調(diào)試端口，通過該端口，可以方便的對設(shè)備進(jìn)行在線調(diào)試，同時可以方便的升級原有裝置，增加新功能。I/O模塊外接按鍵輸入和LED輸出顯示接口，負(fù)責(zé)人機(jī)交互，其中按鍵以中斷方式輸入。
[0084]VGA信號通過視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，向FPGA傳輸兩類信號:24位RGB采樣數(shù)據(jù)(每個顏色通道8位)、2個同步信號(行同步信號HS，場同步信號VS)。
[0085]每一幀圖像采集開始前，分辨率檢測子單元MO首先根據(jù)行/場同步信號HS/VS，使用HS的脈沖沿來計數(shù)VS信號，根據(jù)不同分辨率下計數(shù)值不同的原理，判定當(dāng)前VGA信號分辨率。通過I/O端口以中斷方式向處理器傳輸當(dāng)前分辨率信息。處理器單元1031通過Avalon總線控制I2C控制器M1，向視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片配置對應(yīng)分辨率的配置參數(shù)。
[0086]Ml配置完成后，有效像素提取子單元M2檢測場同步信號開始標(biāo)記，并告知處理器可以進(jìn)行幀信息處理，同時接收由視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片輸出的采樣數(shù)據(jù)，傳遞給圖像格式轉(zhuǎn)換子單元M3。M3完成從計算機(jī)常用的RGB圖像數(shù)據(jù)到JPEG壓縮編碼所需的YCbCr圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。圖像像素存儲的方式由從左到右、從上到下的自然存儲格式轉(zhuǎn)變?yōu)閅CbCr分量圖像，以8乘以8塊為基本單位(MCU)，從上到下，從左到右劃分整個圖像，得到三個分量像素塊交織排列的形式。例如無下采樣情況下(YCbCr 4:4:4)，排列后的交織數(shù)據(jù)圖像形式為:…，MCU_Y, MCU_Cb, MCU_Cr,…，MCU_Y, MCU_Cb,…。
[0087]為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)接收能同時進(jìn)行，M3內(nèi)部采用流水線的方式進(jìn)行，先經(jīng)過一級顏色空間變換，把24位RGB圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成24位YCbCr圖像數(shù)據(jù)。之后,使用兩組能存放8行24位YCbCr圖像數(shù)據(jù)的FIFO進(jìn)行乒乓操作，一組進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的同時，另一組進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。后端連接一個8乘8像素切塊的邏輯，產(chǎn)生的像素塊包括64個24位YCbCr數(shù)據(jù)。后端再連接一個色度分離模塊，把以像素為單位的YCbCr圖像塊，分離成64個字節(jié)的Y分離像素塊、64個字節(jié)的Cb分離像素塊和64個字節(jié)的Cr分離像素塊，并且以4字節(jié)為一個周期，送入MCU行緩存子單元M4。
[0088]由于VGA信號的像素時鐘頻率較高，單位時間內(nèi)處理數(shù)據(jù)量較大，因而采用了SDRAM作為圖像幀緩存。處理器利用DMA控制器從M4向SDRAM傳輸一幀MCU圖像數(shù)據(jù)，并逐次送入JPEG輸入輸出緩存模塊M5，M5具有獨(dú)立的輸入緩存和輸出緩存。JPEG控制器M6從M5中讀取JPEG像素數(shù)據(jù)，輸出JPEG碼流到SDRAM，這兩個過程通過處理器的調(diào)度統(tǒng)一進(jìn)行。
[0089]一幀圖像壓縮完畢后，處理器通過設(shè)置的文件子單元，由SPI控制器M8向SD卡發(fā)送文件。
[0090]結(jié)合圖3，進(jìn)一步說明:控制模塊103負(fù)責(zé)連接Avalon總線的其他可編程模塊，自定義圖像編碼控制模塊，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)緩存與數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)置文件子單元，實(shí)現(xiàn)SD卡的讀寫?？刂颇K103基于SoPC設(shè)計，分為三層:硬件層、驅(qū)動層和任務(wù)層。最底層的硬件層構(gòu)成硬件平臺，提供任務(wù)層的運(yùn)行環(huán)境、數(shù)據(jù)傳輸和存儲器接口 ；第二層是驅(qū)動層，提供自定義的數(shù)字邏輯接口和驅(qū)動控制；第三層是任務(wù)層，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)圖像編碼模塊輸入輸出與控制模塊的工作時序，監(jiān)測按鍵輸入和輸出和LED狀態(tài)指示。
[0091]最底層是硬件層，提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存儲運(yùn)行平臺及數(shù)據(jù)傳輸和存儲器接口，包括了N1s II處理器、SDRAM控制器、DMA控制器、片上FIFO、JTAG控制器、EPCS控制器、SPI控制器和并行I/O這8個單元，同時包括與圖像編碼模塊相關(guān)的數(shù)字邏輯部分。
[0092]第二層是驅(qū)動層，提供自定義的數(shù)字邏輯接口和系統(tǒng)核的驅(qū)動控制。具體包括JTAG控制器驅(qū)動，DMA控制器驅(qū)動，并行I/O驅(qū)動，SPI驅(qū)動，圖像編碼邏輯對應(yīng)的自定義驅(qū)動。任務(wù)層通過調(diào)用驅(qū)動與硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從而進(jìn)行配置。
[0093]第三層是任務(wù)層，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)圖像編碼模塊輸入輸出與控制模塊的工作時序，并檢測按鍵輸入和控制LED狀態(tài)指示。該層主要由C標(biāo)準(zhǔn)庫、圖像處理單元和HAL API組成。本實(shí)施例中HAL API是聯(lián)系SoPC硬件驅(qū)動的上層控制單元，負(fù)責(zé)與驅(qū)動層交互。圖像處理單元是任務(wù)層的核心，完成用戶狀態(tài)監(jiān)測，協(xié)調(diào)各部分交替工作，完成圖像采集、傳輸、存儲的任務(wù)。
[0094]圖4為圖像處理單元工作流程圖。
[0095]S1:初始化系統(tǒng)IP。包括DMA中斷，DMA傳輸模式設(shè)置，1輸入中斷，SPI控制器初始化設(shè)置，JPEG控制器設(shè)置，圖像預(yù)處理模塊設(shè)置，圖像采集IP初始化設(shè)置。完成后轉(zhuǎn)向S2。
[0096]S2:第一次檢測當(dāng)前VGA信號分辨率，如果檢測到正確的分辨率，通過數(shù)據(jù)接口向系統(tǒng)單元發(fā)送當(dāng)前分辨率參數(shù)；如果沒有檢測到正確的分辨率，模塊內(nèi)部重復(fù)檢測，直到檢測到輸入信號，完成后轉(zhuǎn)向S3。
[0097]S3:啟動ADC芯片的休眠模式，節(jié)約系統(tǒng)功耗，完成后轉(zhuǎn)向S4。
[0098]S4:檢測啟動/停止按鈕是否第一次按下。如果按下，表示用戶需要開始采集圖像，則跳轉(zhuǎn)到S7狀態(tài)，如果沒有按下，則進(jìn)入等待狀態(tài)，直到按鍵中斷到來。該按鍵第一次按下定義為啟動中斷，第二次按下定義為暫停中斷。奇數(shù)次定義為啟動中斷，偶數(shù)次定義為暫停中斷，完成后轉(zhuǎn)向S5。
[0099]S5:檢測當(dāng)前卡槽中是否存在Micro SD卡，如果有，點(diǎn)亮LED燈，如果沒有，則不點(diǎn)亮，重復(fù)檢測Micro SD卡進(jìn)程,完成后轉(zhuǎn)向S6。
[0100]S6:從SD卡中調(diào)取文件子單元所需的信息，并根據(jù)分辨率信息，設(shè)定當(dāng)前文件的大小，完成后轉(zhuǎn)向S7。
[0101]S7:開啟所有ADC功能模塊，準(zhǔn)備進(jìn)行圖像采集，完成后轉(zhuǎn)向S8。
[0102]S8:再次檢測輸入VGA分辨率，如果檢測到正確的分辨率，通過數(shù)據(jù)接口向系統(tǒng)單元發(fā)送當(dāng)前分辨率參數(shù)；如果沒有檢測到正確的分辨率，模塊內(nèi)部重復(fù)檢測，直到檢測到輸入信號，完成后轉(zhuǎn)向S9。
[0103]S9:根據(jù)分辨率檢測結(jié)果，重新配置有效像素提取子單元、CSC核控制模塊和碼流交織模塊，完成后轉(zhuǎn)向S10。這里CSC核控制模塊為CSC核控制器，用于實(shí)現(xiàn)顏色空間轉(zhuǎn)換。
[0104]SlO:開啟圖像預(yù)處理模塊的使能端，準(zhǔn)備采集圖像，完成后轉(zhuǎn)向S11。
[0105]這里的使能端是指控制信號輸入端，它是芯片的一個輸入引腳，只有該引腳激活，芯片才能工作。當(dāng)預(yù)處理模塊接收到該信號后，就開始進(jìn)行采集工作。
[0106]Sll:通過檢測場同步信號的下降沿，即由‘0’變成‘I’的瞬間，判定當(dāng)前時刻為一幀開始時刻，轉(zhuǎn)向S12。
[0107]S12:開啟DMA傳輸，把圖像數(shù)據(jù)(RGB或者M(jìn)CU數(shù)據(jù))傳輸?shù)絊DRAM中，完成后，轉(zhuǎn)向 S13。
[0108]S13:關(guān)閉圖像預(yù)處理模塊的使能端，節(jié)約功耗。
[0109]S14:壓縮圖像時，視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器無需工作，因而休眠視頻ADC，節(jié)約功耗，完成后轉(zhuǎn)向S15。
[0110]S15:根據(jù)當(dāng)前圖像分辨率，調(diào)整文件子單元中對應(yīng)參數(shù)，提供JPEG壓縮所需要的分辨率信息，完成后轉(zhuǎn)向S16。
[0111]S16:配置JPEG控制器的相關(guān)寄存器，通過狀態(tài)查詢方式，配置JPEG核，發(fā)送MCU圖像數(shù)據(jù)，并接收J(rèn)PEG壓縮碼流，完成后轉(zhuǎn)向S17。
[0112]S17:通過DMA方式，從JPEG控制器的輸入輸出緩存中輸入MCU圖像數(shù)據(jù)或者讀出JPEG壓縮碼流數(shù)據(jù)，完成后轉(zhuǎn)向S18。
[0113]S18:接收的壓縮碼流中可能包含上一幀的文件結(jié)束信息，通過檢測去除多余信息，使之指向當(dāng)前幀的文件開始部分，完成后轉(zhuǎn)向S19。
[0114]S19:使用文件子單元，使用連續(xù)塊讀寫指令，將JPEG文件寫入SD卡中，完成后轉(zhuǎn)向 S20。
[0115]S20: —個完整的幀處理周期結(jié)束后，需要查詢按鍵中斷信息，判斷是否之前用戶有提出暫停中斷的申請。如果檢測到暫停中斷申請，流程轉(zhuǎn)向S4，等待啟動中斷。如果沒有檢測到暫停中斷申請，流程轉(zhuǎn)向S7，繼續(xù)幀處理周期。
[0116]本發(fā)明提供的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置中，針對本發(fā)明應(yīng)用在圖像存儲的特點(diǎn)，結(jié)合SD卡的連續(xù)塊讀寫指令，設(shè)置了文件子單元，使得在文件(圖像數(shù)據(jù))寫入SD卡方面有較大程度速度提升，同時在N1s II上實(shí)現(xiàn)。所存儲的文件內(nèi)容，可以在上位機(jī)上直接讀取。
[0117]基于上述認(rèn)識，提出文件子單元的工作流程如下:
[0118]Pl:讀取SD卡O扇區(qū)中的啟動信息，找到主引導(dǎo)記錄地址。
[0119]P2:從MBR(主引導(dǎo)記錄)中尋找文件分配表(FAT表)和文件目錄表(FDT表)首地址，存入內(nèi)存參數(shù)。
[0120]P3:初始化系統(tǒng)參數(shù)，主要完成FAT表和FDT表的載入。根據(jù)FAT表首地址，遍歷FAT表，尋找第一個可用的空閑簇表項(xiàng)，并把包含空閑簇的FAT表扇區(qū)讀入到SDRAM的數(shù)組中，同時計算第一個空閑簇所在地址；根據(jù)FDT表首地址，遍歷Π)Τ扇區(qū)，尋找第一個空閑目錄表項(xiàng)所在的扇區(qū)，把該扇區(qū)讀入內(nèi)存中的數(shù)組中。同時把簇大小、扇區(qū)大小、當(dāng)前的FAT表扇區(qū)的地址、當(dāng)前的FDT表扇區(qū)的地址等信息存入內(nèi)存變量中。
[0121]P4:計算當(dāng)前存儲文件(主要是圖像數(shù)據(jù))需要占用的簇數(shù)量，確定這些簇的占用空間大于存儲文件的實(shí)際大小。
[0122]P5:使用連續(xù)塊寫命令方式，按照簇號從大到小、連續(xù)填寫的方式，填充當(dāng)前文件的FAT表項(xiàng)。
[0123]P6:計算FDT表中第一個空閑的目錄表項(xiàng)位置。
[0124]P7:根據(jù)當(dāng)前文件信息，向SD卡中對應(yīng)填寫文件目錄表項(xiàng)。
[0125]P8:計算文件第一個簇的起始地址，把該地址值賦給全局變量。
[0126]P9:使用連續(xù)寫命令，把內(nèi)存中的文件以扇區(qū)為數(shù)據(jù)塊，以連續(xù)方式寫入SD卡。
[0127]該文件子單元與現(xiàn)有技術(shù)相比沒有反復(fù)查找可用簇地址和反復(fù)讀取SD卡的過程，圖片文件連續(xù)寫入的方式存入數(shù)據(jù)存儲區(qū)，加快了文件存儲速度。
[0128]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，達(dá)到了如下效果:
[0129](I)隨著VGA分辨率的不斷提高，圖像處理設(shè)備的視頻采集部分的要求愈發(fā)苛刻，本發(fā)明提供的基于可編程片上系統(tǒng)SoPC技術(shù)的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，具有設(shè)計靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，采集壓縮存儲集成為一體，可以有效的減小裝置體積，節(jié)約功耗，降低成本，為VGA視頻采集與后續(xù)分析處理和應(yīng)用提供了一種新的技術(shù)方案。
[0130](2)本發(fā)明的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置。采用SoPC技術(shù)、圖像壓縮技術(shù)，通過各模塊的結(jié)合，在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)了 VGA圖像的采集、壓縮存儲功能。本發(fā)明的集成度高、設(shè)計靈活、可擴(kuò)充性強(qiáng)，可以作為一個獨(dú)立的設(shè)備應(yīng)用于VGA視頻采集和圖像分析處理領(lǐng)域。
[0131](3)本裝置可以作為獨(dú)立的圖像處理設(shè)備，自適應(yīng)VGA信號分辨率，自動完成圖像采集、圖像壓縮和圖像存儲工作。
[0132](4)在本發(fā)明的處理器上實(shí)現(xiàn)了定制的文件系統(tǒng)，完成了 SD卡的快速讀寫功能。
[0133](5)本發(fā)明的按鍵與LED顯示模塊作為人機(jī)交互的平臺通過按鍵輸入形式處理用戶的需求，通過LED燈指示不同的工作狀態(tài)，更加方便。
[0134]上述說明示出并描述了本申請的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本申請并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述申請構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應(yīng)在本申請所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，包括:視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像編碼模塊、控制模塊、按鍵與LED顯示模塊和外部存儲器，其中， 所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述圖像編碼模塊相耦接，用于將VGA模擬信號轉(zhuǎn)換成VGA數(shù)字信號，發(fā)送至所述圖像編碼模塊； 所述圖像編碼模塊，包括:圖像采集單元和圖像壓縮單元，該圖像編碼模塊，分別與所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器和控制模塊相耦接，用于接收VGA數(shù)字信號并進(jìn)行采集和壓縮處理后發(fā)送至所述控制模塊，其中， 所述圖像采集單元，分別與所述圖像壓縮單元和視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器相耦接，用于接收并采集視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的VGA數(shù)字信號，檢測出VGA數(shù)字信號的分辨率且提取出有效像素后發(fā)送至所述圖像壓縮單元； 所述圖像壓縮單元，分別與所述圖像采集單元和控制模塊相耦接，用于接收所述圖像采集單元發(fā)送的提取出有效像素的VGA數(shù)字信號，進(jìn)行壓縮后得到壓縮圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制模塊， 所述控制模塊，包括:處理器單元和圖像存儲單元，分別與所述圖像編碼模塊中的圖像壓縮單元、按鍵與LED顯示模塊和外部存儲器相耦接，用于控制圖像數(shù)據(jù)傳輸流向、控制所述外部存儲器的圖像數(shù)據(jù)讀寫以及通過所述處理器單元中設(shè)置的文件子單元對所述圖像存儲單元進(jìn)行讀寫控制，還用于對所述圖像壓縮單元發(fā)送的壓縮圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲，與所述按鍵與LED顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中， 所述處理器單元，分別與所述圖像壓縮單元和圖像存儲單元相耦接，用于控制圖像數(shù)據(jù)傳輸流向、控制所述外部存儲器的圖像數(shù)據(jù)讀寫以及通過其中設(shè)置的文件子單元對所述圖像存儲單元進(jìn)行讀寫控制，接收所述圖像壓縮單元發(fā)送的壓縮圖像數(shù)據(jù)，并處理后發(fā)送至所述圖像存儲單元； 所述圖像存儲單元，分別與所述處理器單元、外部存儲器和按鍵與LED顯示模塊相耦接，用于接收所述處理器單元發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，分別與所述按鍵與LED顯示模塊和外部存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互， 所述外部存儲器，與所述圖像存儲單元相耦接，用于與圖像存儲單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述按鍵與LED顯示模塊，與所述控制模塊相耦接，用于與所述控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，處理用戶的需求，顯示不同的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，所述圖像采集單元，進(jìn)一步包括:分辨率檢測子單元和有效像素提取子單元，其中， 所述分辨率檢測子單元，分別與所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器和有效像素提取子單元相耦接，用于接收并采集所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的VGA數(shù)字信號，檢測出輸入的VGA數(shù)字信號的分辨率，發(fā)送至所述有效像素提取子單元； 所述有效像素提取子單元，分別與所述分辨率檢測子單元和圖像壓縮單元相耦接，用于接收所述分辨率檢測子單元發(fā)送的VGA數(shù)字信號，提取出有效像素后得到RGB圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至所述圖像壓縮單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，所述圖像壓縮單元，利用JPEG壓縮算法對圖像進(jìn)行壓縮，進(jìn)一步包括:圖像格式轉(zhuǎn)換子單元和JPEG圖像壓縮子單元，其中， 所述圖像格式轉(zhuǎn)換子單元，分別與所述圖像采集單元中的有效像素提取子單元和JPEG圖像壓縮子單元相耦接，用于將所述有限像素提取子單元發(fā)送的RGB圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為所述JPEG圖像壓縮子單元所需的YCbCr圖像數(shù)據(jù)，發(fā)送至所述JPEG圖像壓縮子單元； 所述JPEG圖像壓縮子單元，分別與所述圖像格式轉(zhuǎn)換子單元和控制模塊相耦接，用于接收所述圖像格式轉(zhuǎn)換子單元發(fā)送的YCbCr圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，發(fā)送至所述控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，所述控制模塊與所述圖像編碼模塊通過Avalon-MM總線相耦接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，所述視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述圖像編碼模塊通過I2C協(xié)議相耦接，該視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送至所述圖像編碼模塊的VGA數(shù)字信號，包括:24位RGB彩色數(shù)據(jù)、行同步信號HS和場同步信號VS。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，所述圖像存儲單元，包括:并行的SD卡讀寫控制子單元和存儲器接口子單元，其中， 所述SD卡讀寫控制子單元，分別與所述處理器單元和外部存儲器相耦接，利用SPI模式SD總線協(xié)議中的連續(xù)讀和連續(xù)寫指令，將所述圖像存儲單元中的圖像數(shù)據(jù)讀寫至所述外部存儲器中； 所述存儲器接口子單元，分別與所述處理器單元和外部存儲器相耦接，通過所述存儲器接口子單元驅(qū)動所述外部存儲器，與外部存儲器進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)交互并存儲于外部存儲器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，所述外部存儲器，包括:SD卡和SDRAM存儲器，其中， 所述SD卡，與所述SD卡讀寫控制子單元相耦接，利用所述SD卡讀寫控制子單元將所述圖像存儲單元中的圖像數(shù)據(jù)讀寫至所述SD卡中； 所述SDRAM存儲器，與所述存儲器接口子單元相耦接，利用所述存儲器接口子單元與所述圖像存儲單元進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)交互并存儲于SDRAM中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，所述YCbCr圖像數(shù)據(jù)為YCbCr4:4:4無下采樣數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SoPC的VGA圖像采集與壓縮存儲裝置，其特征在于，所述按鍵與LED顯示模塊通過并行I/O端口與所述控制模塊相耦接。
【文檔編號】H04N19/423GK104378574SQ201410715015
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】高昆, 盧巖, 蔡俊波, 許廷發(fā), 莊幽文, 劉洪淼 申請人:北京理工大學(xué)