產品說明0

 

簡介

    華升EDA根據目前FPGA在圖像處理中的應用方向，開發了這套基於FPGA的雙立體視覺圖像採集開發系統。

    系統圖像採集和攝像頭初始化採用VERILOG語言編寫。SD卡的存儲采用基於NIOS的C語言編寫。

    核心板上面採用2片獨立的大容量SDRAM存儲器（16M*16bit）,可以實現圖像處理的乒乓算法控制。也可以將其中一個SDRAM作為圖像存儲器，另外一個SDRAM作為NIOS的程序運行存儲器。板上的SRAM（256K*16bit,也可以選配512K*16bit）也可以單獨作為高速圖像存儲或NIOS的程序運行存儲器。

    我們對4個攝像頭同時採集到SDRAM裡面以後。然後再拼接成一個4畫面圖像（640*480）。在VGA顯示器或是7寸LCD上進行顯示輸出。用戶可以根據我們的程序將系統修改成為多畫面分割器或進行立體視覺的算法控制。

    如果用戶需要進行更高分辨率的算法也可以選配我們的EP4CE30 VER4.0核心板（32bit*8M + 16M*16bit SDRAM）

    如果用戶需要將立體視覺傳輸到PC顯示和存儲，我們還有選配的USB2.0/VGA擴展模塊，通過這個USB2.0擴展板可以直接將採集的雙立體視覺圖像通過USB2.0高速實時傳輸到PC端進行顯示和保存。

3. 系統結構圖

4. 各模塊簡介 
（1） FPGA核心 
    我們標配採用EP4CE30 VER3.2這款核心板。核心板採用的EP4CE30這款芯片採用經過優化的60-nm低功耗工藝，Cyclone IVE FPGA拓展了前一代Cyclone III FPGA的低功耗優勢。最新一代器件降低了內核電壓，與前一代產品相比，總功耗降低了25％。

    核心板板採用是六層PCB設計，採用大容量管腳更多的BGA封裝，F484封裝，使整個核心板的性能和穩定性有了很大的提供，並同時為用戶提供大量的有效I/ O（獨立I/O一共是157個。

    為了方便用戶進行程序調試和與PC通訊，我們增加了USB轉RS232接口，採用PL2303做USB轉串口設計。因為串口是非常很有用的一個功能，方便使用和控制。只是目前PC基本都已經取消了RS232接口。
由於FPGA與存儲器直接進行高速數據交換。所以成在很多干擾因素，因此這也是很多開發板速度很難提高的關鍵原因。所以我們在設計的時候盡量靠近FPGA芯片，並進行EMC分析和仿真。這樣就最大限度減少因為佈板所造成的干擾因素。我們的開發板的2個獨立的的SDRAM和SRAM都採用獨立的數據地址總線進行控制。這樣就為使用者提供了更加方面靈活的設計途徑，2個獨立的SDRAM可以方便的做高速的數據處理的乒乓算法控制，或一個SDRAM做NIOS的程序存儲，另外一個做高速的DMA的數據存儲，最高速度可以到166M.

    電源供電我們採用了LDO芯片和大容量濾波電容進行設計。因為板全速運行功耗很低（一般工作電流0.2-0.5A)。。所以採用超穩定性和低紋波的LDO供電。穩定性和低紋波干擾是開關電源沒有辦法比擬，可以做高性能的測量儀器級應用。我們可以穩定長時間提供3.3V, 3A工作電流。1.2V/1A, 2.5V/0.8A。

    因為佈線合理，所以這塊開發板的NIOS能夠穩定高速運行在100M頻率以上。是您做系統評估或直接兼容最終應用產品最佳選擇。

    用戶如果覺得自己做目標板麻煩。可以購買我們提供的多種擴展板。（本公司有各種視頻採集，輸出擴展板）或是通過J6,J7直接插到我們的EDA底板上(EDA4.1, EDA5.1，EDA6.1，EDA7.0四種不同可選擇主板)或是EDA試驗箱上。這樣就可以充分利用我們的EDA底板提供的功能多樣，完善外設資源。這樣就能輕易的構成一套售價低廉，功能強大的SOPC開發,評估系統。

核心板頂層佈局圖

核心板底面佈局圖

 

（2） 雙攝像頭立體視覺接口板

    雙攝像頭接口板，上面有2個獨立的OV7670或OV7725接口（都是獨立IO控制），採用獨立電源供電。接口板可以直接插到FPGA核心板的J11或是J6位置。 

    我們的雙OV7725採用BGA對中。2個攝像頭中心線距離是（1481mil (37.6174mm)) 。可以供用戶做雙攝像頭測量深度使用數據。

接口板照片

(3) 24bit VGA USB2.0通信擴展板

USB2.0通信芯片：

    採用最常用的cypress公司68013芯片實現USB2.0的通信。68013的所有的PD0-PD15， PA0-PA7還有其他的有效的IO都與FPGA進行的有效的連接。用戶可以根據自己的需求和項目要求進行任意模式的設置。

    我們提供USB2.0的USB固件源碼，用戶可以根據項目要求進行修改。

    速度達到480Mb/S ，USB2.0留有獨立的複位按鍵，方便用戶使用，EEPROM可以通過跳線選擇單獨擦除，避免誤燒程序造成不能重新燒寫麻煩.

ADV7123概述

    板上帶有高性能的ADV7123 24bit高清視頻DAC芯片，可以輸出高質量的視頻圖像。圖像效果絕對不是電阻網絡能達到的效果。

    ADV7123是一款單芯片、三通道、高速數模轉換器。ADV7123內置三個高速、10位、帶互補輸出的視頻數模轉換器、一個標準TTL輸入接口以及一個高阻抗、模擬輸出電流源。

ADV7123基本參數

分辨率(Bits) 10bits

速率330 MSPS

工作電壓(V) 3-5.25

輸出通道數3

支持的最大分辨率1600*1200 100Hz

(4）華升OV7725攝像頭模塊

ov7725攝像頭模塊介紹

1. 支持RawRGB,RGB(GRB4:2:2,RGB565/555/444),YUV(4:2:2)和 YCbCr(4:2:2)輸出格式
2. 支持從CIF到40x30的各種尺寸圖像輸出,支持120FPS高幀速度輸出(QVGA,更適合抓拍快速移動物體)
3. 光學尺寸1/4" ,像素面積6 µm x 6 µm,靈敏度高達3000mV/(Lux-sec)
4. 2.54MM間距X 9接口(18針引出）
5. 為了同步攝像頭的我們攝像頭單獨引出了FSIN信號，可以同步攝像頭。

5. 部分實驗效果展示

雙攝像頭採集圖像通過USB2.0傳輸到PC端顯示和保存

6. 配套例程清單

實驗代碼：

單核心板實驗代碼

EDA部分(verilog代碼）：

（1） LCD1602顯示驅動

（2） SRAM讀寫測試

（3） 按鍵控制LED

（4） 流水燈實驗

（5） SD卡讀取圖片到SDRAM做緩衝然後輸出到VGA顯示圖片（要配合我們的24bit VGA音頻擴展模塊）

（6） SD卡讀取音頻文件然後輸出到音頻回放（要配合我們的24bit VGA音頻擴展模塊）

（7） 7寸LCD顯示驅動

SOPC (NIOS C代碼）

（1） 核心板系統全檢查SDRAM，SRAM讀寫測試，LCD1602顯示驅動

（2） SD卡讀取圖片到LCD7寸屏顯示（電子相冊）

（3） 基於QSYS創建一個LED點燈程序（包括完整視頻教程） quartus13.0

視頻圖像採集代碼清單:

1. 單攝像頭採集到VGA顯示
2. 單攝像頭採集到7寸LCD顯示
3. 雙攝像頭採集到7寸LCD顯示
4. 雙攝像頭採集到VGA顯示
5. 雙OV7725採集通過USB2.0傳輸到PC端顯示
6. 單OV7725採集通過USB2.0傳輸到PC端顯示

圖像處理算法（VERILOG）

1. 灰度圖像的均值濾波算法
2. 灰度圖像的中值濾波算法
3. 灰度圖像的中值濾波算法
4. 灰度圖像的中值濾波腐蝕運算膨脹運算算法
5. 灰度圖像的邊緣檢測算法
6. 灰度圖像的腐蝕運算算法
7. 灰度圖像的腐蝕運算膨脹運算
8. RGB888 轉Gray 灰度算法實現
9. YCbCr422 轉Gyay 灰度算法實現

開發環境：(通過網盤給用戶）

（1） quartus11.0

（2） niosIDE 11.0

（3） MODESIM 10.0

（4） QUARUTUS 13.0

（5） NIOS IDE13.0

7.發貨清單

1. EP4CE30 VER3.2核心板1塊
2. OV7725攝像頭模塊2個
3. 立體視覺雙攝像頭接口板1個
4. USB2.0/24bit VGA/SD擴展板 1塊
5. USB2.0通訊線1條
6. LCD1602液晶1個
7. USB轉DC供電線1條

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沒有下載器的用戶要購買一條USB BLASTER下載器才能進行開發下載程序（針對這種大容量芯片推薦原廠方案版，或專業升級版）

 

 8. 可選模塊

7寸LCD液晶屏

2.8英寸觸摸屏

EP4CE30 VER4.0核心板（採用高速32bit SDRAM, 可以獲得更快的帶寬和速度）

千兆網絡擴展模塊（實現網絡通信）

 

問與答