2024年1月22日发(作者：)

基于FPGA的视频图像控制器的设计

【摘 要】 视频图像控制器方案是基于FPGA开发的，采用一片SDRAM作为缓存，在Altera FPGA上采用Verilog语言，通过在片内跨时钟缓存处理视频图像数据来实现的“基于SDRAM的显示控制器”。通过纯硬件算法，实现字符图像叠加，并对多画面叠加、半透明显示等特效的显示进行设计。整个设计以EP2C8Q208C8的视频显示系统作为硬件平台，通过OV7670摄像头实现视频数据的实时采集。

【关键词】 视频图像 FPGA SDRAM 显示控制器

1 引言

通过视觉获取的视频图像信息往往比通过听觉获取的音频信息具有更大的信息量。而且还具有确切、直观、具体生动、效率高、应用广等一系列优点。包钢集团巴润矿业公司是包钢集团主要的原料基地，是及采选为一体的现代化矿山。视频控制器在巴润公司选矿系统中起到必不可少的作用。课题就是为了提高视频的精度和可靠性而设计的一个视频图像控制系统，本控制器主要的开发对象是视频叠加技术。视频叠加在工业、医学、军事和商业等领域有着广泛的应用前景。

2 设计思想

系统以FPGA为平台，实现基于SDRAM的显示控制器的同时，结合硬件电路设计实现相关算法已达到视频处理的目的。通过Verilog HDL语言不仅能够实现画面叠加、半透明、OSD等算法，而且从中展示出了硬件实现相关算法的优势。系统的核心部件是“基于SDRAM的显示控制器”，它由SDRAM控制器，VGA控制器，硬件算法模块，外部数据通讯接口等组成，实现了视屏图像的采集，存储，以及数字屏的驱动显示。

整个平台，需要熟练地掌握并且运用FPGA，以及Verlog HDL硬件描述语言，以及Modelsim中Tesbench测试代码的能力。本系统选择了Altera的FPGA，配合硬件，实现相关功能。

3 设计方案

视频图像处理系统包括采集、处理、存储和显示4个部分如（图1）所示。

视频采集模块采用的是基于FPGA和SDRAM的视频采集处理系统，作为系统的核心模块基于FPGA和SDRAM的视频采集处理系统设计比较灵活，产品体积小，能对图像进行比较复杂的处理。由于FPGA的高速高精度、运算能力极强、并行运算能力还有其在数字领域“无所不能”的地位，在未开发领域，以及处理器无法实现的研究中，用FPGA来实现高速算法，可以达到用CPU无法实