一種多路圖像采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　4 幀存儲控制器與LCD／VGA顯示控制器的設(shè)計

　　4.1 數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換

　　根據(jù)前面第2節(jié)的介紹，從ITU656解碼模塊出來的數(shù)據(jù)為8位4：2：2的YUV空間圖像數(shù)據(jù)，而LCD／VGA顯示器只能接收RGB數(shù)據(jù)。因為Y-CrCb4：2：2格式不能直接轉(zhuǎn)換為RGB，所以需要先轉(zhuǎn)換為YCrCb4：4：4格式。

　　我們知道解碼芯片得到的視頻數(shù)據(jù)是順序為Cb，Y，Cr，Y，Cb，Y，Cr，……的序列，存儲的時候?qū)⒁粋€Y與一個C（Cb或Cr）結(jié)合起來組成一個16位的數(shù)據(jù)。而當(dāng)數(shù)據(jù)被讀出來時就要將這些視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為每個像素占24位（Y、Cb、Cr各占8位）的4：4：4的數(shù)據(jù)流。4：2：2到4：4：4的轉(zhuǎn)換采用最簡單的插值算法，在采樣的時候，每隔一個像素才采一次色度值（Cb和Cr）。在轉(zhuǎn)化時，直接將前一個有色度信息的像素點的Cr以及Cb的值直接賦給后一個像素的Cr和Cb，這樣就能得到4：4：4的像素數(shù)據(jù)，每個像素占用24位位寬。

　　4.2 幀存儲控制器

　　作為系統(tǒng)的重要組成部分，幀存儲控制器主要用來進行有效數(shù)據(jù)的緩存。視頻數(shù)據(jù)在FPGA1的控制下乒乓寫入兩片SRAM。乒乓技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于乒乓切換信號frame的產(chǎn)生，本系統(tǒng)中根據(jù)視頻解碼芯片的奇偶場信號RTS0來產(chǎn)生幀切換frame信號，也就是一個RTS0周期切換一次。一個RTS0周期由一個奇場和一個偶場組成，是一副完整的畫面。當(dāng)frame為1是，F(xiàn)PGA通過計數(shù)器的計數(shù)截取最終顯示所需要的有效的像素點信息按照SRAM的控制時序?qū)懭隨RAM1，同樣當(dāng)frame為0時，將對應(yīng)的像素信息寫入SRAM2，如圖5所示。

圖5 乒乓存儲示意圖

　　系統(tǒng)加電的同時，4片視頻解碼芯片同時工作，為了保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和顯示的同步性，系統(tǒng)內(nèi)生成一個八倍于像素時鐘的寫時鐘信號write_clk，這樣，在一個像素時鐘周期，寫時鐘信號已經(jīng)過了八個周期，而每兩個周期分別完成一路圖像數(shù)據(jù)的寫過程。

　　由于SRAM是一維存儲空間，一個地址對應(yīng)一個數(shù)據(jù)。所以在寫入數(shù)據(jù)時將SRAM的地址空間劃分為4段，每一段用來存儲一路圖像數(shù)據(jù)。

　　用程序?qū)崿F(xiàn)比較簡單，設(shè)置一個地址寄存器sram_addr_reg，將它賦給SRAM的地址控制信號sram_addr。然后在對每一路圖像寫入時，將對應(yīng)的SRAM的起始地址加上一個固定的基數(shù)。如：

　　這樣就保證了SRAM中對應(yīng)地址的數(shù)據(jù)和屏幕上顯示位置的一一對應(yīng)關(guān)系，在讀程序中，只需要按照順序讀SRAM即可，如圖6所示。

圖6 SRAM地址驗證