[實用新型]一種基于FPGA的高清視頻采集系統

有效

• 申請號: 201921524307.6
• 申請日: 2019-09-14
• 公開（公告）號: CN210016555U
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 朱海亮
• 申請（專利權）人: 廣州青怡網絡科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/225;H04N5/374;H04N5/765;H04N7/015
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種基于FPGA的高清視頻采集系統，包含視頻采集模塊、FPGA主控模塊、數據緩存模塊、HDMI接口電路，所述FPGA主控模塊包含攝像頭控制模塊、邏輯控制單元、HDMI接口芯片控制單元、DDR3?SDRAM緩存控制單元，以及供電電路、復位電路、晶振電路、下載電路和配置SPI Flash電路，系統以OminiVision公司的500萬像素級別CMOS圖像傳感器OV5640為前端采集攝像頭，以Xilinx公司Spartan6系列FPGA作為主控芯片，以4 Gbit容量DDR3?SDRAM作為緩存芯片，再結合MCB硬核、MIG IP核以及乒乓操作，實現視頻數據的高效緩存；同時以Silion Image公司的SiI9134為HDMI芯片，能有效支持全高清視頻。

技術領域

本實用新型屬于數據采集控制領域，尤其涉及一種基于FPGA的多通道同步實時高速數據采集系統。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，數字圖像采集及其傳輸技術在視頻監控、信息處理、工業控制和科學研究等領域的應用日益廣泛，這些應用對系統的采集、傳輸速度提出了越來越高的要求。微納電子技術的進步和電子設計水平的進步，大大加快了高速CMOS圖像采集系統的發展，特別是在高幀率、高分辨率等方面的性能提升非常明顯，這也將不可避免地導致數據量增加。這就要求數據采集系統具備快速讀取數據的能力，使系統能夠在最短的時間內處理大量數據，同時將數據傳遞給主機顯示或進行后續處理。自從1994年提出的第一個USB接口技術概念以來，USB總線接口技術已經歷了USB 1.0，USB 1.x，USB 2.0以及USB3.0等版本，現已成為手機、平板電腦、個人PC等設備的標準接口。USB3.0串行通用總線以其傳輸速率快、使用方便、即插即用、支持熱插拔等特點廣泛應用于各種領域。USB 3.0接口（理論傳輸速率5Gbps）已經部分替代USB2.0作為計算機主板的標準接口，并且USB接口總線在不斷發展的新舊版本中也保留了良好的向后兼容性，這也是其應用廣泛的原因之一

隨著視頻顯示技術的發展，視頻信號從之前的標清發展到高清，再發展到全高清，其分辨越來越高，數據量也成倍增加，這就推進了顯示接口技術的高速發展，顯示接口技術經過了一個從模擬到數字、從并行到串行、低速到高速的發展過程。HDMI接口是最新的高清晰度多媒體接口，與DVI接口相比，其尺寸更小，帶寬更大，傳輸距離更遠，支持的分辨率更高，不僅能夠傳輸視頻信號，還能傳輸音頻信號，且具備版權保護功能。HDMI接口已成為液晶顯示器、平板帶腦、筆記本電腦等設備的標準接口之一，得到了廣泛應用。

隨著科學技術的快速發展，數據采集系統已廣泛應用于航天、軍事、工業、醫療等各個領域，尤其在高精度產品的檢測和監控項目中發揮著至關重要的作用。在實際工程應用中，要求采集系統具有高速率、高精度、實時處理、系統穩定性好和通道數量多等特點。但是，傳統的數據采集方案多數以ARM處理器(Advanced RISC Machine，ARM)或數字信號處理器(Digital Signal Processing，DSP)作為控制核心，并不能有效解決高速數據采集處理中實時性和同步性的技術難題。

與DSP和ARM相比，FPGA在數據采集領域有著極其重要的地位。FPGA具有時鐘頻率高、內部延時小、純硬件并行控制、運算速度快、編程配置靈活、開發周期短、抗干擾能力強、內部資源豐富等優點，非常適用于實時高速數據采集。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對傳統數據采集處理系統不能有效地實現數據在傳輸和存儲過程中的同步性、實時性問題，本發明公開型一種全高清視頻采集顯示系統，系統以OminiVision公司的500萬像素級別CMOS圖像傳感器OV5640為前端采集攝像頭，以Xilinx公司Spartan6系列FPGA作為主控芯片，以4 Gbit容量DDR3-SDRAM作為緩存芯片，再結合MCB硬核、MIG IP核以及乒乓操作，實現視頻數據的高效緩存；同時以SilionImage公司的SiI9134為HDMI芯片，能有效支持全高清視頻。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案