基于FPGA的车载影像系统研究与设计

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汽车多媒体娱乐系统集视听娱乐、导航、通信、安全功能为一体,已成为目前汽车不可缺少的一个组成部分。传统的汽车多媒体娱乐系统采用单个核心主芯片,传递的信息量较少,且视频图像分辨率与刷新率较低,屏幕画面单调,已经无法满足驾驶员对高质量、全方位的车载影像系统的需求。因此如何研究设计一款具有更高性能的汽车影像系统,符合日益发展的市场需求,也是当前面临的实际问题。
  本课题基于某车载多媒体影像系统的软件设计项目,针对用户对汽车多媒体系统中全景影像功能的需要以及对大屏幕、高清视频显示效果的追求,提出了一种以FPGA为核心,ARM处理器为辅的多路视频处理方案并加以实现。
  本车载多媒体影像系统中包含两路视频数据源,分别是主机发送的娱乐多媒体界面,包含有GPS导航、音视频播放等辅助功能菜单信息,和经过多路采集模块处理传输的全景环视倒车影像。本系统在Lattice公司的高性能FPGA芯片平台上,完成了对LVDS接口信号的收发以及外部存储器DDR3SDRAM的读写控制,并在Hi3521A平台上实现四路实时视频数据的采集与编码传输。多媒体主机通过OpenLDI接口发送7∶1的LVDS视频数据,FPGA进行接收并根据数据的原始时序映射出R、G、B三通道图像数据及控制信号。车载AHD摄像头模组采集的模拟图像通过以Hi3521A为核心的多路采集模块进行接收,经过一系列的处理后输出RGB888数字信号。两路视频数据通过FPGA进行采集,在经过处理后实现了主机界面图像与外界采集图像的画中画输出显示。
  通过系统测试及实验结果分析,本设计能够支持一路LVDS接口视频直通输出显示,全景倒车影像与多媒体界面画中画输出显示,视频画面无黑屏,无卡顿,无闪屏等现象。图像分辨率高达1920×1020,帧率为60fps,能在-40℃~85℃的环境温度下长时间稳定正常运行,系统功能和性能达到设计要求。
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