內(nèi)嵌ARM核FPGA芯片EPXAl0及其在圖像驅(qū)動應(yīng)用

2 EPXAl0的工作方式

EPXAl0嵌入式處理器部分提供了兩條32位AMBA微控制器總線AHB1、AHB2，分別用于片內(nèi)各種資源的通訊，如圖1所示。基于AHB1、AHB2總線，EPXAl0的工作方式大致可分為三種：(1)ARM作為AHB1總線的主控，直接訪問AHB1總線的從屬資源，包括SDRAM控制器、片上SRAM、中斷控制器等。(2)ARM作為AHB1總線的主控，通過AHBl-2橋訪問AHB2總線上
的從屬資源，包括UART、E-BI、SRAM、Stripe-To-PLD橋等，同時通過Stripe-To-PLD
橋?qū)PGA進行訪問和控制。(3)FPGA通過AHB2的總線主控PLD-To-Stripe橋訪問AHB2總線上的從屬資源，包括SRAM、SDRAM控制器、UART等。

EPXAl0片內(nèi)集成了軟件可編程鎖相環(huán)路(PLL)，為微控制器總線及SDRAM控制器提供了靈活精確的時鐘基準(zhǔn)。

3 EPXAl0在圖像驅(qū)動和處理方面的應(yīng)用

本文所述的圖像驅(qū)動和處理系統(tǒng)主要利用FPGA邏輯控制實現(xiàn)簡單、對大量數(shù)據(jù)做簡單處理速度快以及ARM軟件編程靈活的特點，系統(tǒng)框圖如圖2所示。在芯片F(xiàn)PGA部分，構(gòu)造了CMOS驅(qū)動模塊，驅(qū)動CMOS圖像傳感器使之能夠采集圖像數(shù)據(jù)。然后圖像數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)接收模塊存入片外SDRAM中，并經(jīng)串口傳人PC機，要將圖像數(shù)據(jù)在PC機中顯示成圖像，還需編寫基于CDib類的圖像顯示程序；同時將圖像數(shù)據(jù)經(jīng)芯片ARM部分的圖像處理算法(本系統(tǒng)采用Sobel算子)處理，處理后的圖像數(shù)據(jù)才能經(jīng)串口傳給PC機進行顯示。為了驗證基于ARM的圖像處理算法實現(xiàn)的正確性，還將這一算法在PC機中進行了實現(xiàn)，最后針對同一幅圖像，將兩種實現(xiàn)的結(jié)果進行了比較。

3．1圖像的驅(qū)動

3．1．1 CMOS圖像傳感器的驅(qū)動

要使CMOS圖像傳感器成像，必須設(shè)計正確。的驅(qū)動時序，包括行同步、列同步、場同步及曝光時間設(shè)定等時序。利用FPGA邏輯編程簡單的特點，用硬件描述語言Verilog HDL編程，可在FPGA中實現(xiàn)CMOS圖像傳感器的驅(qū)動時序，該驅(qū)動時序的仿真結(jié)果如圖3所示。圖中，ld_y為行選通信號；ld_x為列選通信號；cal為場選通信號；clk_adc為內(nèi)部A／D轉(zhuǎn)換器所需的時鐘；addr為行列地址線；sys_reset為曝光時間設(shè)定信號；s和r為內(nèi)部放大器選通信號。