01引言

在圖像與視頻處理領(lǐng)域，靈活、高效、低延遲的解決方案一直是行業(yè)追求的目標(biāo)。西安智多晶微電子有限公司推出的AXI視頻通訊DEMO方案，基于智多晶SA5Z-30-D1-8U213C FPGA器件，通過(guò)FPGA邏輯與內(nèi)嵌CM3硬核的協(xié)同工作，結(jié)合DDR2高速存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了從圖像采集、處理到顯示的全流程優(yōu)化。本文將帶您深入了解這一方案的亮點(diǎn)與操作流程。

02DEMO方案介紹

方案系統(tǒng)框架

圖1 AXI 視頻通訊DEMO系統(tǒng)框圖

方案亮點(diǎn)

強(qiáng)大的硬件配置

FPGA+CM3硬核協(xié)同：SA5Z-30-D1-8U213 FPGA內(nèi)嵌Cortex-M3硬核，通過(guò)AHB總線與FPGA邏輯交互，實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)處理。

高速存儲(chǔ)支持：FPGA器件內(nèi)嵌128Mbit DDR2顆粒，速率可達(dá)800Mbps，滿足高清視頻（1280x720@60fps）的實(shí)時(shí)緩存需求。

多接口支持：支持OV5640 Sensor模組輸入與SiI9134 HDMI輸出，覆蓋從采集到顯示的完整鏈路。

靈活的軟件控制

通過(guò)上位機(jī)發(fā)送指令，可動(dòng)態(tài)配置圖像處理模式，包括：

邊緣檢測(cè)：支持Sobel算法，閾值可調(diào)（0-255）。

字符疊加：支持中英文LOGO疊加或關(guān)閉。

顯示切換：一鍵切換Sensor模組輸入的視頻或上位機(jī)發(fā)送的圖片。

跨時(shí)鐘域與接口橋接

采用BUS_CDC模塊解決FPGA與CM3的時(shí)鐘域差異，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。

通過(guò)AHB-to-AXI橋接IP，實(shí)現(xiàn)CM3的AHB接口與FPGA側(cè)AXI接口的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。

AXI_Full Interconnect、AXI_Lite Interconnect模塊實(shí)現(xiàn)多個(gè)AXI MASTER與多個(gè)AXI SLAVE之間的總線互聯(lián)。

設(shè)計(jì)規(guī)格

?OV5640 Sensor模組輸入視頻分辨率1280X720@60

?HDMI輸出視頻分辨率1280X720@60

?DDR2 速率800Mbps

?CM3 運(yùn)行速率200Mhz

03DEMO方案軟硬件環(huán)境及操作指南

AXI視頻通訊DEMO整體的軟硬件環(huán)境如圖2所示，本DEMO是基于智多晶EVAL_SA5Z-30-D1- 8U213C V1.2 DEMO板開(kāi)發(fā)，用戶使用本DEMO時(shí)，需要按照?qǐng)D2所示將硬件環(huán)境搭建起來(lái)，首先是將OV5640 Sensor模組通過(guò)DEMO板上的P2接口與DEMO板相連，然后用HDMI線通過(guò)DEMO板上的HDMI接口將DEMO板與顯示器相連，最后通過(guò)串口線將帶有上位機(jī)調(diào)試軟件的筆記本電腦與DEMO板相連，至此AXI視頻通訊DEMO整體的軟硬件環(huán)境搭建完成。

環(huán)境搭建

硬件連接：

OV5640攝像頭接入DEMO板P2接口。

HDMI線連接顯示器。

串口線連接PC與DEMO板。

軟件配置：

使用上位機(jī)調(diào)試軟件，設(shè)置串口通信發(fā)送模式。

功能演示

通過(guò)上位機(jī)軟件發(fā)送控制命令給FPGA

邊緣檢測(cè)：

發(fā)送sobel-on開(kāi)啟，sobel-off關(guān)閉、sobel-threshold+閾值（如100）調(diào)整邊緣檢測(cè)強(qiáng)度。

LOGO疊加：

通過(guò)char-ch（中文）、char-eng（英文）或char-none（關(guān)閉）控制。

顯示切換：

hdmi-video顯示Sensor模組畫(huà)面，hdmi-picture顯示上位機(jī)傳輸圖片。

圖片上傳：

發(fā)送send-picture指令后，選擇圖片文件傳輸至DDR2緩存。

應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)檢測(cè)：實(shí)時(shí)邊緣檢測(cè)用于缺陷識(shí)別。

智能監(jiān)控：動(dòng)態(tài)疊加時(shí)間或標(biāo)識(shí)信息。

醫(yī)療影像：高清視頻流的低延遲處理與顯示。

03結(jié)語(yǔ)

智多晶AXI視頻通訊DEMO方案憑借其靈活的硬件架構(gòu)和豐富的軟件控制功能，為圖像處理應(yīng)用提供了靈活、高效、可靠的解決方案。無(wú)論是研發(fā)測(cè)試還是教學(xué)演示，這一方案都能顯著提升開(kāi)發(fā)者的效率。如需了解DEMO方案的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)西安智多晶微電子官網(wǎng)獲取更多技術(shù)支持。