采用FPGA的图像采集卡的设计

　　现代化生产和科学研究对视频图像采集系统的要求日益提高。传统的图像采集卡速度慢、处理功能简单、采用分立元件、电路非常复杂；而且可靠性差、不易调试、不能很好地满足特殊要求。FPGA(现场可编程门阵列)是专用集成电路中集成度最高的一种，用户可对FPGA内部的逻辑模块和I／O模块重新配置，以实现用户所需逻辑功能。用户对FPGA的编程数据放入芯片，通过上电加载到FPGA中，对其进行初始化；也可在线对其编程，实现系统在线重构。基于FPGA技术的图像采集主要是通过集成的FPGA开发板，使用软件编程把图像的采集控制程序写人FPGA开发板的芯片上，通过仿真技术来进行图像的采集处理分析。通过这种方式，便于及时地发现设计中的错误，从而有效地缩短研发时间。

系统的组成及基本原理

　　该图像采集系统主要由模拟视频信号解码模块、IIC控制接口模块采样控制模块、SDRAM存储控制模块组成，系统框架如图1所示。

　
 
　　SAA7113H芯片把从CCD采集来的模拟视频信号转化成YUV=422格式的数字图像信号。这些信号在同步脉冲的作用下进入采集控制器。采样控制器在奇偶场控制信号下把图像信息存人SDRAM中。该系统可以实现由隔行扫描图像到逐行图像的转化及存储。
模拟视频信号解码

　　由于SAA7113H 芯片具有IIC接口，该模块则通过IIC总线来配置SAA7113H初始化的信息。工作涉及SAA7113H的初始化字的配置、工作方式的配置；行同步开始和结束标志位、确定亮度、色度、饱和度的大小以及输出图像数据信号的格式。

IIC控制接口模块

　　IIC模块作为SAA7113H寄存器初始酣置的整体控制模块，具体可以分成IIC_cmd和数据传输两个模块，如同2所示。IIC_cmd模块为纯组合逻辑电路，完成信号的发送控制任务，配合rom_data[7.0]和 rom_addr[7.0]信号完成数据的寻址与存人等工作；而数据传输模块主要和IIC_cmd模块一起组合成IIC的数据控制写入模块，它上要负责对IIC_cmd模块的输出信号进行缓存，并在其输出端输IIC总线的串行数据SDA以及IIC总线的串行时钟信号SCL。

　
 
采样控制模块

　　采样控制器模块如图3所示。模块在Verilog编程语言的控制下，把SAA7113H输出的一帧灰度数字视频图像数据进行奇偶场的分开存储，达到隔行到逐行的图像转换，与此同时，通过控制行采集数和列采集数，满足720