1. 研究目的与意义

针对传统的PCI图像采集卡的弊端，利用Altera公司的DE2开发平台，设计基于现场可编程门阵列（FPGA）的图像采集与VGA显示系统。

本系统以Altera公司的DE2开发板作为硬件开发平台，以嵌入了NiiosII软核的可编程逻辑芯片FPGA作为控制器，以CMOS图像传感器、数字存储器、视频D/A转换器、VGA（视频图像阵列）显示接口等作为FPGA外设，利用SOPC技术实现对FPGA及其外设的编程与控制，最终实现对实时图像的采集、处理与显示。

2. 国内外研究现状分析

国内目前正陆续开展基于fpga的图像处理系统的研究，但在硬件平台的设计、逻辑与输入输出接口资源的搭配以及处理算法的优化等问题上，与国外还有较大差距。

在fpga 中最常用的是嵌入软核处理器niosⅡ。niosⅡ采用avalon 总线构造通信接口，含有许多可配置的接口模块，并可以灵活选择或增删，可以自定制用户逻辑为外设等。de2 是altera 公司针对大学及研究机构新近推出的一款学习与研究sopc 技术的多媒体开发平台，目前，全球众多名校都将altera de2平台大批用于数字逻辑、微处理器及多媒体嵌入式系统教学，众多国际大厂也都以de2为平台来从事ic设计。

图像处理系统的发展大致分为三个阶段：

3. 研究的基本内容与计划

利用sopc技术可以有选择地将处理器、i/o口、存储器等系统设计需要的功能模块集成到一片现场可编程门阵列上。

系统硬件结构方面采用altera的cycloneii ep2c35f672c6 fpga作为主控制器芯片，cmos数字图像传感器mt9m011作为图像信息采集设备，在fpga上将图像传感器采集到的10位数字像素数据转换成30位视频rgb信息，并存入数据缓冲器sdram中，将经fpga输出的30位数字信号通过视频d/a转换器adv7123转换成rgb模拟信号提供给vga图像显示终端显示实时图像。

系统软件设计主要包含sopc系统控制主模块、图像信息采集模块、图像信息处理模块、图像信息存储模块、图像信息显示模块等的程序设计。

4. 研究创新点

图像采集后再由计算机对其进行处理，这种设计与实现方法存在着系统后续改造与扩展困难、体积大、成本高、开发周期长等不足。

可编程片上系统是Altera公司提出的一种灵活、高效的片上系统解决方案，利用SOPC技术可以有选择地将处理器、I/O口、存储器等系统设计需要的功能模块集成到一片现场可编程门阵列上。