基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術公開的一種基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)，包括圖像生成模塊、驅動模塊、同步顯示與采集模塊。該系統(tǒng)通過圖像生成模塊將圖像轉換為RGB像素數(shù)據(jù)；驅動模塊在外部開關信號的反饋下，將RGB像素數(shù)據(jù)處理為與顯示器接口相對應的驅動信號和脈沖信號，并將上述信號傳輸至同步顯示與采集模塊，使得驅動信號驅動顯示器顯示圖像的同時，相機接收脈沖信號，實現(xiàn)圖像的同步采集。此外，在驅動模塊對應的硬件設計中，本發(fā)明專利技術僅采用一塊電路板，通過在FPGA端設置三種驅動接口模式的方式，以適配不同接口的顯示器，同時實現(xiàn)了本系統(tǒng)同步圖像顯示與采集的目的，該設計既節(jié)省了空間與成本，又降低了開發(fā)難度。又降低了開發(fā)難度。又降低了開發(fā)難度。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)


[0001]本專利技術涉及視頻接口領域，涉及一種基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)。

技術介紹

[0002]圖像采集一直是工業(yè)相機的關鍵測試點，圖像顯示也是圖像采集系統(tǒng)中較為重要的一環(huán)?，F(xiàn)有技術中，圖像顯示還是使用電腦主板或者顯卡的接口連接顯示器，即采用電腦驅動顯示器的方式完成圖像顯示。
[0003]通過電腦驅動顯示器的方式完成圖像顯示時，常用的接口有DP接口（DisplayPort）、高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI ）和視頻圖形陣列接口(Video Graphics Array，VGA)。其中，DP接口已發(fā)展至DP2.0，支持的速率達到8.1G，可以驅動8k顯示器，也是目前使用極其廣泛的顯示器接口之一，DP接口用于同時傳輸音頻和視頻，這兩項中每一項都可以在沒有另外一項的基礎上單獨傳輸。視頻信號路徑中每個顏色通道可以有6到16位，音頻路徑可以有多達8通道24位192 kHz的非壓縮的PCM音頻，或可以在音頻流中封裝壓縮的音頻格式。一個雙向的、半雙工的輔助通道攜帶了主鏈接用的設備管理和設備控制數(shù)據(jù)，如VESAEDID、MCCS和DPMS標準。HDMI接口也是廣泛使用的接口之一，目前發(fā)展到了HDMI1.4，速率也可以支持60Hz的4K顯示器，同樣地，HDMI接口也支持傳輸音頻，HDMI接口使用時鐘信號線進行信號集成，其速度慢于DP接口。另外一種常用接口就是VGA接口，只能傳輸視頻信號，且直接按照RGB來傳輸，速率較低。
[0004]采用電腦驅動顯示器的方式，一方面太笨重，須采用FPGA+ARM（FPGA,Field
?
Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列；ARM處理器，Advanced RISC Machines）驅動顯示器的方式，利用資源量大成本高；另一方面，切換圖像無法同步給相機，且不能適應多種模式的顯示接口。
[0005]因此，需要一種既滿足同步顯示與采集圖像的要求，同時還根據(jù)定制的顯示接口適配多種顯示器的系統(tǒng)，以解決上述問題。

技術實現(xiàn)思路

[0006]基于上述問題，本專利技術設計一種基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)，既能滿足同步顯示與采集圖像的要求，同時還可以根據(jù)定制的顯示接口適配多種顯示器。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提出了以下技術方案：一種基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)，包括：圖像生成模塊，用于將待顯示的圖像轉換為RGB像素數(shù)據(jù)；驅動模塊，接收、存儲及讀取所述RGB像素數(shù)據(jù)，根據(jù)開關信號的反饋，選擇生成并輸出相對應的驅動信號和脈沖信號；所述驅動模塊包括FPGA；同步顯示與采集模塊，接收所述驅動信號，用于顯示圖像；接收所述脈沖信號，用于采集圖像；所述同步顯示與采集模塊包括顯示器；所述FPGA與所述顯示器之間通過通信協(xié)議來讀取或配置相關參數(shù)，所述FPGA作為
通信協(xié)議的主設備，所述顯示器作為通信協(xié)議的從設備。
[0008]進一步地，所述驅動模塊包括電路板，所述電路板包括：用于供電的電源、生成開關信號的開關電路和用于轉換FPGA的IO電壓的電平轉換電路。
[0009]進一步地，所述FPGA設有高速串行接口，采用串行數(shù)據(jù)總線方式實現(xiàn)RGB像素數(shù)據(jù)的傳輸。
[0010]進一步地，所述FPGA設置有三種驅動接口模式，所述驅動接口模式包括DP接口、HDMI接口和VGA接口。
[0011]進一步地，所述同步顯示與采集模塊包括顯示器，所述顯示器設置有顯示接口，所述顯示接口通過視頻線連接所述驅動模塊，接收所述驅動信號，用于顯示圖像。
[0012]進一步地，所述顯示接口與所述驅動接口模式相對應，所述顯示接口包括DP接口、HDMI接口和VGA接口。
[0013]進一步地，所述同步顯示與采集模塊包括圖像采集裝置，所述圖像采集裝置通過杜邦線連接所述驅動模塊，接收所述脈沖信號，用于采集圖像。
[0014]進一步地，所述圖像生成模塊包括上位機。
[0015]進一步地，所述視頻線是DP線或HDMI線。
[0016]本專利技術具備以下優(yōu)點：1.本專利技術的驅動模塊對應的硬件設計中，僅使用一塊電路板即可驅動顯示器顯示自己想要的圖片，不需要使用電腦等設備，節(jié)省了空間與成本。
[0017]2.本專利技術在FPGA端設置三種常用驅動接口模式，以此方式向對應的顯示器接口進行信號傳輸，不需要使用ARM處理器，節(jié)省了成本與開發(fā)難度。
[0018]3.本專利技術通過FPGA的驅動接口向同步顯示與采集模塊發(fā)送驅動信號和脈沖信號，通過驅動顯示器顯示圖像的同時，使得圖像采集裝置進行圖像采集，以此完成同步圖像顯示與采集，且確保能采集/顯示到一幀完整的圖像。
附圖說明
[0019]圖1為本專利技術的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)的功能圖；圖2為本專利技術的驅動模塊的功能圖；圖3為本專利技術的驅動裝置的硬件設計框圖。
具體實施方式
[0020]基于上述問題，本專利技術提出一種基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)，參見圖1，包括：圖像生成模塊、驅動模塊、同步顯示與采集模塊。
[0021]圖像生成模塊，用于將待顯示的圖像轉換為RGB像素數(shù)據(jù)；所述圖像生成模塊包括上位機。一般的圖像數(shù)據(jù)包括RGB像素數(shù)據(jù)、寬度長度以及空白等信息，對于同樣大小的圖像，寬度長度以及空白信息是一樣的，因此這些信息不需要經(jīng)過處理；而RGB像素數(shù)據(jù)表示了各個像素的顏色信息，所有的顏色均可以通過三原色按照一定比例來組合，在圖像顯示中有著不可或缺的地位，因此本專利技術需要將圖像處理為RGB像素數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)本專利技術的圖像顯示的目的。所以，本實施例將待顯示的圖像，通過上位機生成16進制的RGB像素數(shù)據(jù)。
[0022]如圖2和圖3所示，驅動模塊用于接收、存儲及讀取所述RGB像素數(shù)據(jù)，根據(jù)開關信
號的反饋，選擇生成并輸出相對應的驅動信號和脈沖信號。驅動模塊包括一款帶有高速串行接口（串口）的FPGA和電路板。所述電路板包括：用于供電的電源、生成開關信號的開關電路和用于轉換FPGA的IO電壓的電平轉換電路。所述FPGA接收電腦生成的16進制的RGB像素數(shù)據(jù)，再通過串口采用串行數(shù)據(jù)總線方式實現(xiàn)RGB像素數(shù)據(jù)的傳輸，即將RGB像素數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到FPGA內(nèi)部的RAM存儲（random access memory，隨機存取存儲器）。FPGA可以直接讀取RAM存儲中的RGB像素數(shù)據(jù)，根據(jù)開關信號反饋選擇的顯示接口，驅動控制生成相對應的驅動信號以及脈沖信號。對于不同接口的顯示器，所對應的驅動信號是不一樣的。因為，每種接口都有自己的協(xié)議，例如DP接口中，會先在AUX_LANE上進行鏈路訓練，訓練的信息使用的是曼徹斯特編碼，即利用信號的跳變沿來代表0和1，鏈路訓練正常之后才會在主鏈路上傳輸數(shù)據(jù)，而HDMI接口是自帶時鐘信號線的，不需要通過訓練來恢復時鐘。
[0023]如圖3所示，本專利技術實施例為驅動模塊提供相應的硬件設計，本專利技術實施例采用int本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)，其特征在于，包括：圖像生成模塊，用于將待顯示的圖像轉換為RGB像素數(shù)據(jù)；驅動模塊，接收、存儲及讀取所述RGB像素數(shù)據(jù)，根據(jù)開關信號的反饋，選擇生成并輸出相對應的驅動信號和脈沖信號；所述驅動模塊包括FPGA；同步顯示與采集模塊，接收所述驅動信號，用于顯示圖像；接收所述脈沖信號，用于采集圖像；所述同步顯示與采集模塊包括顯示器；所述FPGA與所述顯示器之間通過通信協(xié)議來讀取或配置相關參數(shù)，所述FPGA作為通信協(xié)議的主設備，所述顯示器作為通信協(xié)議的從設備。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動模塊包括電路板，所述電路板包括：用于供電的電源、生成開關信號的開關電路和用于轉換FPGA的IO電壓的電平轉換電路。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FPGA的同步圖像顯示與采集系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA設有高速串行接口，采用串行數(shù)據(jù)總線方式實現(xiàn)RGB像素數(shù)據(jù)的傳輸。4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于FPGA的同步圖像顯示與...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：古涵，楊晨飛，曹桂平，董寧，
申請(專利權)人：合肥埃科光電科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：