本發(fā)明涉及一種圖像采集壓縮板。
背景技術(shù)：
：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，多媒體技術(shù)在現(xiàn)代生活中的作用越來越突出，其中圖像信息占用了大部分的存儲空間和傳輸帶寬，隨著圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)步，圖像尺寸成幾何之勢增加，使圖像壓縮技術(shù)扮演著越來越重要的角色。傳統(tǒng)的視頻壓縮方法主要依靠幀間壓縮完成，而這種壓縮方式利用了兩個相鄰幀之間的相關(guān)性，導(dǎo)致在解碼的時候必須要解碼一個完整的視頻序列才能得到一幀原始圖像。如果其中一幀出現(xiàn)解碼錯誤，則圖像組內(nèi)所有幀都會受到影響，而且采用此種方法得到的壓縮質(zhì)量不能保證最優(yōu)。JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)定義了一種只使用幀內(nèi)壓縮的方式進(jìn)行視頻壓縮的標(biāo)準(zhǔn)，這種視頻壓縮方式每幀圖像都單獨進(jìn)行壓縮，保證壓縮錯誤不會傳播，每一幀都可以獨立解碼，且壓縮質(zhì)量得到了提高，在數(shù)字電視、數(shù)字電影、衛(wèi)星遙感、網(wǎng)絡(luò)多媒體等領(lǐng)域有著不可替代的作用。目前，基于JPEG2000的數(shù)字圖像壓縮實現(xiàn)方案主要有一下幾種：計算機軟件：大多數(shù)的圖像編碼都是在通用計算機平臺上以軟件方式實現(xiàn)，這種實現(xiàn)方式成本低，應(yīng)用廣泛，簡單易行。但是圖像編碼操作需要大量的數(shù)據(jù)計算，計算機實現(xiàn)不能滿足實時性的要求，而且一般PC體積大，功耗高，無法滿足小型低功耗的應(yīng)用場景。DSP(數(shù)字信號處理器)：DSP在搞復(fù)雜度的算法計算中具有很大的優(yōu)勢，而且廣泛應(yīng)用于圖像處理領(lǐng)域。但是DSP的指令系統(tǒng)仍然為串行指令，不能滿足算法并行運算優(yōu)化需求FPGA：FPGA內(nèi)部的邏輯資源豐富，非常適合并行運算，能開發(fā)出速度非?？斓膱D像處理系統(tǒng)，在圖像處理領(lǐng)域具有很大優(yōu)勢。但是以FPGA實現(xiàn)圖像編碼算法開發(fā)難度大，開發(fā)成本高。ADV212是ADI開發(fā)的JPEG2000專用編解碼芯片，除了感興趣域(ROI)之外，ADV212支持JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)part1部分的全部功能。ADV212具有很強的靈活性，有多重工作模式，可以滿足不同種類壓縮系統(tǒng)的要求，而且它體積小、功耗低，非常適合小型化的應(yīng)用場合。本發(fā)明將基于ADV212設(shè)計制作一款體積小、性能高、接口擴展性高的小型JPEG2000采集壓縮板。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明基于ADV212提供一種體積小、性能高、接口擴展性高的小型化JPEG2000采集壓縮板。技術(shù)方案如下：一種基于ADV212的JPEG2000采集壓縮板，包括主控芯片、晶振電路、SDRAM、電源電路以及外部接口，其中，ADV212有兩個主要接口：像素接口VDATA和主機接口HDATA，使用VDATA接口作為圖像數(shù)據(jù)的輸入，HDATA接口作為壓縮數(shù)據(jù)的輸出。使用AlteraCycloneIII系列的EP3CF484芯片作為系統(tǒng)的主控芯片，負(fù)責(zé)ADV212以及外部數(shù)據(jù)接口的控制；晶振電路：具有3套獨立的晶振系統(tǒng)，一路為50MHz的FPGA專用頻率，一路為27MHz的圖像數(shù)據(jù)采頻率，一路為100MHz的高速數(shù)據(jù)接口頻率。附圖說明圖1為采集壓縮板的系統(tǒng)框圖架構(gòu)具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行具體說明。本發(fā)明的基于ADV212的JPEG2000采集壓縮板設(shè)計方法，包括以下幾個方面：1.電源電路設(shè)計：以開關(guān)電源芯片TPS54328為核心，設(shè)計4路不同電壓的電源系統(tǒng)。該芯片電源轉(zhuǎn)化效率較高，輸入接口寬，輸出電流大，芯片體積小，十分適合在此采集壓縮板上使用。2.ADV212接口電路設(shè)計：ADV212有兩個主要接口：像素接口VDATA和主機接口HDATA。同時，ADV212有多重不同的工作模式，在不同的工作模式下，用戶可以使用VDATA作為圖像數(shù)據(jù)的輸入，使用HDATA接口作為壓縮數(shù)據(jù)的輸出，也可以只用HDATA模式作為圖像數(shù)據(jù)的輸入和壓縮數(shù)據(jù)的輸出。本設(shè)計中，使用了前一種工作模式，即使用VDATA接口作為圖像數(shù)據(jù)的輸入，HDATA接口作為壓縮數(shù)據(jù)的輸出。3.FPGA電路設(shè)計：圖像數(shù)據(jù)的傳輸和處理過程中需要巨大的帶寬和很高的處理速度，F(xiàn)PGA內(nèi)部有豐富的邏輯資源和布線資源，非常適合高速并行的數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明中使用了AlteraCycloneIII系列的EP3CF484芯片作為系統(tǒng)的主控芯片，負(fù)責(zé)ADV212以及外部數(shù)據(jù)接口的控制。FPGA在電路上除了需要與ADV212進(jìn)行連接之外，還需要與晶振電路、SDRAM電路、電源電路以及外部接口進(jìn)行連接。4.SDRAM電路設(shè)計：考慮到原始圖像數(shù)據(jù)量較大，無法存放在FPGA的存儲空間中，本發(fā)明使用了外置SDRAM對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。本設(shè)計中使用的SDRAM型號為IS42S16160B，每片SDRAM有4個bank，每個bank有4M個16位存儲單元，共計32MB空間。該芯片的外部接口包括時鐘、電源、控制、地址總線以及數(shù)據(jù)總線，除電源接口外，其他接口均接至FPGA通用IO管腳。5.晶振電路設(shè)計：為了拓展本發(fā)明的應(yīng)用場景，該采集壓縮板上設(shè)計了3套獨立的晶振系統(tǒng)，一路為50MHz的FPGA專用頻率，一路為27MHz的圖像數(shù)據(jù)采頻率，一路為100MHz的高速數(shù)據(jù)接口頻率。6.PCB繪制：本設(shè)計選用6層信號線，一層電源層，一層地層共8層的布線方案，在PCB繪制時需要考慮信號完整性以及電路板面積等因素。本發(fā)明的基于ADV212的小型JPEG2000采集壓縮板，該電路板主要包括電源電路、ADV212接口電路、FPGA及其附屬電路、SDRAM電路、晶振電路，共5個部分構(gòu)成，如圖1所示。電路原理圖繪制完成之后，進(jìn)行PCB印刷電路的布局布線，最終完成小型JPEG2000采集壓縮板的設(shè)計。電源電路負(fù)責(zé)為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源電壓。共設(shè)計了4路不同電壓的電源，分別為1.2V、1.5V、2.5V、3.3V，每路供電電流不超過3A。每路輸出電壓由輸出節(jié)點到VFB管腳之間的分壓電阻R1、R2的比值確定，根據(jù)公式計算得出。各路電壓所采用的分壓電阻如表1所示。表1各路電源的分壓電阻值輸出電壓R1(Ω)R2(Ω)1.2V2.05k3.6k1.5V1.1k1.15k2.5V2.61k1.15k3.3V3.3k1kADV212為此電路板的功能核心之一，負(fù)責(zé)圖像數(shù)據(jù)的壓縮。ADV212有兩個主要接口：像素接口VDATA和主機接口HDATA。同時，ADV212有多重不同的工作模式，各工作模式下接口方式不唯一。本設(shè)計使用VDATA接口作為像素數(shù)據(jù)輸入接口，使用HDATA接口作為壓縮碼流輸出接口。ADV212的所有接口都連接到FPGA上，利用FPGA內(nèi)部豐富的布線資源，改動FPGA的邏輯設(shè)計即可滿足ADV212不同的工作模式。FPGA電路較為復(fù)雜，除供電部分外，還有FPGA芯片配置接口、通用IO接口以及EPCS接口。芯片配置接口電路負(fù)責(zé)芯片的上電配置以及上位機下載功能。通用IO接口主要連接到電路板的邊緣，由排針引出，可完成采集配置、碼流輸出等功能。EPCS芯片用于存儲FPGA二進(jìn)制固件，負(fù)責(zé)FPGA芯片上電后的首次編程。需要注意的是，由于FPGA的EPCS管腳較為脆弱，需要使用二極管鉗位保護(hù)防止擊穿。SDRAM負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)，包括原始圖像數(shù)據(jù)以及壓縮碼流數(shù)據(jù)。本發(fā)明的電路板設(shè)計了3片SDRAM。SDRAM除了電源管腳接至電源電路外，其他管腳均接至FPGA，由FPGA進(jìn)行控制。晶振部分設(shè)計了3路不同頻率的信號，三路時鐘信號的頻率分別為27MHz、50MHz和100MHz。圖中R29、R30和R31分別為其使能電阻，接入電阻可使能該頻率時鐘，懸空即可關(guān)閉該頻率時鐘輸出。PCB繪制時使用了8層走線布局，其中頂層、內(nèi)部第一層、內(nèi)部第二層、內(nèi)部第四層、內(nèi)部第六層以及底層為信號線層，內(nèi)部第三層為地線層，內(nèi)部第五層為電源層。地線層和電源層用于對內(nèi)部信號層進(jìn)行隔離，使用負(fù)片的方式進(jìn)行繪制。當(dāng)前第1頁1 2 3