基于FPGA和ARM的彩色图像处理系统.pdfVIP

维普资讯 计 算 机 应 用 《自动化技术与应用》2007年第26卷第4期 ComputerApplications 基于FPGA和ARM的彩色图像处理系统 吴作勇。韩新洁 。孟宪尧 (大连海事大学 自动化所 辽宁 大连 l16026) 摘 要：本文设计了一种基于ARM 和FPGA的彩色图像处理系统 ，实现彩色图像数据的快速采集及传输。文章在介绍了系统的基 本组成及原理的基础上，主要阐述了FPGA图像数据采集的方法，FPGA与ARM数据交换的方式，并介绍了以太刚数据传输 的实现方法，并进一步给出了实验的数据及结果。本文研究的彩色图像数据快速采集传输系统应用在农业机器人的视觉传感 系统中。 关键词 ：CMOS图像传感器 ；FPGA；ARM；以太网 中图分类号：Tp391．41 文献标识码：A 文章编号：1003— 7241(2007)04—0067～04 AColorImageProcessingSystem basedonARMandFPGA WUZuo-yong，HANXin-jie，MENGXian-yao (DalianMaritimeUlliversi AutomationInstitute，LiaoningDalian116026，China) Abstract：A fastimagedata acquisitionandtransmissionsystem basedonARM andFPGA ispresentedinthepaper．The structure ofthesystem，themethodofacquiringimagedatabyusingFPGA，thewayofdataexchangebetweenFPGA andARM ， andtheimplementationofthedatatransmi ssionthroughethernetareoutlinedinthispaper．Thesystem canbeusedin thevisionsensorsystem foragriculturalrobots Keywords：CM OSimagesensor,FPGA，ARM ，Ethernet 1 引言 本文选用Intel公司的XcalePXA255和Xilinx公司的 随着 图像处理理论及技术的不断进步，图像处理系 Spartan一3XC3S1000实现系统设计。 统在提高农业生产 自动化程度中的应用越来越广泛[。 目前的图像采集系统有的基于 CMOS 图像传感器 、 2 系统设计 FPGA和DSP[2】，有的基于 CCD摄像机、图像采集卡和 系统结构框图如图l所示。 计算机，有的基于CCD摄像机、解码器、FPGA和DSP。 它们在实时性 ，灵活性等方面各有优缺点。农业生产中 以基于CCD摄像机、图像采集卡和计算机的系统居多。 本文结合实际系统 中前端 图像处理和图像数据传输的 需要，充分利用ARM编程灵活性和FPGA并行性的特 点，设计了一种基于ARM +FPGA的图像快速采集传 输系统。ARM(AdvancedRISCMachines)微处理器拥 有丰富的指令集 ，编程灵活 ，易于实现各种网络协议。 图1 图像采集传输系统框图 FPGA(FieldProgrammableGateArray)，在速度和并 行运算方面，有很大优势，适合图像处理的实时性要求。 图像传感器模块负责图像采集，FPGA用来控制 CMOS图像传感器芯片，ARM负