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近年来,随着微电子技术、计算机技术的发展,尤其是大规模高性能的可编程器件的出现,以及软硬件设计方式和设计工具上的改进,动态可重配置技术逐渐成为国际上计算系统研究中的一个新热点。动态可重配置技术的出现使过去传统意义上硬件和软件的界限变得模糊,让硬件系统软件化。基于此技术设计的可重构系统在高速数字滤波器、图像压缩、硬件演化计算、定制计算嵌入式系统等方面,都有着广泛的应用前景。
本文将可重配置技术应用到图像处理系统领域,并使用Top-Down设计方式进行设计。与传统图像处理系统相比,本文开发的系统具有速度快,并行性高,可扩展性强等优点。本文所设计的图像处理系统由图像采集和图像压缩两部分组成,其中图像采集部分负责接收原始的图像数据;图像压缩部分负责将接收的图像数据进行压缩。
本文以高性能、低功耗的FPGA作为核心部件,利用FPGA的可编程以及控制逻辑实现方式灵活等特点,设计出图像处理系统。当给系统上电后,FPGA芯片会对视频芯片(SAA7113)进行初始化配置。随后,开始工作的视频芯片会将接收到的模拟信号转换成数字信号并发送给FPGA,接收到的数据会被保存到FPGA内部的RAM中,并通过串口将接收完全的一张图像的数据传送给上端的PC。最后,PC会对图像进行JPEG压缩处理,形成最终的图片。
论文给出了整个系统的详细设计方法,通过使用几个典型的测试案例,对系统进行了验证,结果表明该系统工作时性能稳定,采集到的图像数据精准,无失真。最后,本文对该系统进行了总结,并对其未来的发展和应用进行了展望。