一种基于ZYNQ的图像传输系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ZYNQ的图像传输系统及方法，系统包括图像传感器和ZYNQ芯片，所述ZYNQ芯片包括PL端和PS端，所述ZYNQ芯片的PL端包括图像采集模块、图像格式处理模块、UDP传输包处理模块、AXI‑4数据传输模块，所述ZYNQ芯片的PS端包括DDR存储模块、UDP传输模块，所述PS端的DDR存储模块设有n个图像缓存区。本发明专利技术能够有效改善图像传输的时序控制，提高图像传输的速率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZYNQ的图像传输系统及方法
本申请属于数字图像处理
，具体涉及一种基于ZYNQ的图像传输系统及方法。
技术介绍
数字图像处理技术的不断发展，在工业控制、安防监控、医疗、生物特征识别、机器视觉、军事、遥感监控等领域中，图像处理系统的应用越来越广泛，图像数据传输一直是研究的关键点之一。在车路协同车联网等行业，随着人工智能算法的发展，图像传感器成为车路协同车联网行业不可或缺的一部分，在满足时序控制和高速图像传输等领域提出了新的要求。ZYNQ平台作为Xilinx公司生产的一种集成了FPGA和ARM的可编程片上芯片系统，提供了强大的曝光时序控制、并行数据处理能力及动态系统重构静态可编程等优越性能。现有数据传输主要是基于MiPi(移动产业处理器接口)，千兆以太网，USB接口，CameraLink接口等嵌入式数据传输，没有精确的时序控制，同时传输时由于数据量大，一般需要进行专门的视频编解码技术。为了提升图像数据传输的有效性，现有技术公开了较多处理方案，例如公开号为CN109089029A的专利文献，其实现了基于FPGA的GigeVision接口图像传输，但是该方法无法进行有效的片上控制，同时需要专用的FPGA的IP包，使用方式单一，不便于灵活的定制化。又如公开号为CN110049201A的专利文献，其采用了一种图像分包的方式，按照区域将图像进行分包，实现了接收处理器负载均衡，但是该方法需要跟分包数一一对应的接收处理器，增加了处理器的开销。再如公开号为CN111738266A的专利文献，其公开了一种针对目标图像的YUV格式的数据，增加了YUV属性数据，避免了从其他渠道获取YUV的不便，但该方法仅针对YUV格式进行了处理，不具有普适性。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种基于ZYNQ的图像传输系统及方法，有效改善了图像传输的时序控制，提高图像传输的速率。为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：一种基于ZYNQ的图像传输系统，所述基于ZYNQ的图像传输系统包括图像传感器和ZYNQ芯片，所述ZYNQ芯片包括PL端和PS端，所述ZYNQ芯片的PL端包括图像采集模块、图像格式处理模块、UDP传输包处理模块、AXI-4数据传输模块，所述ZYNQ芯片的PS端包括DDR存储模块、UDP传输模块，所述PS端的DDR存储模块设有n个图像缓存区，其中：所述PL端的图像采集模块，用于接收图像传感器输入的图像数据；所述PL端的图像格式处理模块，用于将接收的图像数据转化为预设格式；所述PL端的UDP传输包处理模块，用于设置UDP传输包的有效数据载荷，将转化格式后的一帧图像数据拆分为多个UDP传输包；所述PL端的AXI-4数据传输模块，用于将属于一帧图像数据的UDP传输包缓存至PS端的DDR存储模块的一个图像缓存区中，并以循环顺序轮巡的方式将图像数据存储至n个图像缓存区中；所述PS端的UDP传输模块，用于循环顺序读取n个图像缓存区中的图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将对应的图像缓存区数据清零。以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。作为优选，所述PL端的AXI-4数据传输模块，以循环顺序轮巡的方式将图像数据存储至n个图像缓存区中，执行如下操作：在PL端例化一个AXI-GPIO端口；初始化AXI-GPIO端口的数据为4’h0；当首次完成前2个图像缓存区的数据存储时，将AXI-GPIO端口的数据置为4’h1，并在后续每完成一个图像缓存区的数据存储后，将AXI-GPIO端口的数据依次循环置为4’h2，4’h4……4’h2n-1，4’h1，4’h2，4’h4……4’h2n-1。作为优选，所述PS端的UDP传输模块，用于循环顺序读取n个图像缓存区中的图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将对应的图像缓存区数据清零，执行如下操作：通过AXI4接口访问PL端的AXI-GPIO端口；n个图像缓存区顺序编号为0,1,2,3……n-1；当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h0时，不进行图像数据的读取；当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h1时，从第0号图像缓存区读取一帧图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将第0号图像缓存区数据清零；当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h2时，从第1号图像缓存区读取一帧图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将第1号图像缓存区数据清零；当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h4时，从第2号图像缓存区读取一帧图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将第2号图像缓存区数据清零；当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h2n-1时，从第n-1号图像缓存区读取一帧图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将第n-1号图像缓存区数据清零。本申请还提供一种基于ZYNQ的图像传输方法，所述基于ZYNQ的图像传输方法基于图像传感器和ZYNQ芯片，所述ZYNQ芯片包括PL端和PS端，所述PS端设有n个图像缓存区，所述基于ZYNQ的图像传输方法，包括：PL端接收图像传感器输入的图像数据，将接收的图像数据转化为预设格式；PL端设置UDP传输包的有效数据载荷，将转化格式后的一帧图像数据拆分为多个UDP传输包；PL端将属于一帧图像数据的UDP传输包缓存至PS端的DDR存储模块的一个图像缓存区中，并以循环顺序轮巡的方式将图像数据存储至n个图像缓存区中；PS端循环顺序读取n个图像缓存区中的图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将对应的图像缓存区数据清零。作为优选，所述PL端以循环顺序轮巡的方式将图像数据存储至n个图像缓存区中，包括：在PL端例化一个AXI-GPIO端口；初始化AXI-GPIO端口的数据为4’h0；当首次完成前2个图像缓存区的数据存储时，将AXI-GPIO端口的数据置为4’h1，并在后续每完成一个图像缓存区的数据存储后，将AXI-GPIO端口的数据依次循环置为4’h2，4’h4……4’h2n-1，4’h1，4’h2，4’h4……4’h2n-1。作为优选，所述PS端循环顺序读取n个图像缓存区中的图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将对应的图像缓存区数据清零，包括：通过AXI4接口访问PL端的AXI-GPIO端口；n个图像缓存区顺序编号为0,1,2,3……n-1；当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h0时，不进行图像数据的读取；当检测到AX本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZYNQ的图像传输系统，其特征在于，所述基于ZYNQ的图像传输系统包括图像传感器和ZYNQ芯片，所述ZYNQ芯片包括PL端和PS端，所述ZYNQ芯片的PL端包括图像采集模块、图像格式处理模块、UDP传输包处理模块、AXI-4数据传输模块，所述ZYNQ芯片的PS端包括DDR存储模块、UDP传输模块，所述PS端的DDR存储模块设有n个图像缓存区，其中：/n所述PL端的图像采集模块，用于接收图像传感器输入的图像数据；/n所述PL端的图像格式处理模块，用于将接收的图像数据转化为预设格式；/n所述PL端的UDP传输包处理模块，用于设置UDP传输包的有效数据载荷，将转化格式后的一帧图像数据拆分为多个UDP传输包；/n所述PL端的AXI-4数据传输模块，用于将属于一帧图像数据的UDP传输包缓存至PS端的DDR存储模块的一个图像缓存区中，并以循环顺序轮巡的方式将图像数据存储至n个图像缓存区中；/n所述PS端的UDP传输模块，用于循环顺序读取n个图像缓存区中的图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将对应的图像缓存区数据清零。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ZYNQ的图像传输系统，其特征在于，所述基于ZYNQ的图像传输系统包括图像传感器和ZYNQ芯片，所述ZYNQ芯片包括PL端和PS端，所述ZYNQ芯片的PL端包括图像采集模块、图像格式处理模块、UDP传输包处理模块、AXI-4数据传输模块，所述ZYNQ芯片的PS端包括DDR存储模块、UDP传输模块，所述PS端的DDR存储模块设有n个图像缓存区，其中：
所述PL端的图像采集模块，用于接收图像传感器输入的图像数据；
所述PL端的图像格式处理模块，用于将接收的图像数据转化为预设格式；
所述PL端的UDP传输包处理模块，用于设置UDP传输包的有效数据载荷，将转化格式后的一帧图像数据拆分为多个UDP传输包；
所述PL端的AXI-4数据传输模块，用于将属于一帧图像数据的UDP传输包缓存至PS端的DDR存储模块的一个图像缓存区中，并以循环顺序轮巡的方式将图像数据存储至n个图像缓存区中；
所述PS端的UDP传输模块，用于循环顺序读取n个图像缓存区中的图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将对应的图像缓存区数据清零。


2.如权利要求1所述的基于ZYNQ的图像传输系统，其特征在于，所述PL端的AXI-4数据传输模块，以循环顺序轮巡的方式将图像数据存储至n个图像缓存区中，执行如下操作：
在PL端例化一个AXI-GPIO端口；
初始化AXI-GPIO端口的数据为4’h0；
当首次完成前2个图像缓存区的数据存储时，将AXI-GPIO端口的数据置为4’h1，并在后续每完成一个图像缓存区的数据存储后，将AXI-GPIO端口的数据依次循环置为4’h2，4’h4……4’h2n-1，4’h1，4’h2，4’h4……4’h2n-1。


3.如权利要求2所述的基于ZYNQ的图像传输系统，其特征在于，所述PS端的UDP传输模块，用于循环顺序读取n个图像缓存区中的图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将对应的图像缓存区数据清零，执行如下操作：
通过AXI4接口访问PL端的AXI-GPIO端口；n个图像缓存区顺序编号为0,1,2,3……n-1；
当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h0时，不进行图像数据的读取；
当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h1时，从第0号图像缓存区读取一帧图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将第0号图像缓存区数据清零；
当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h2时，从第1号图像缓存区读取一帧图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将第1号图像缓存区数据清零；
当检测到AXI-GPIO端口的数据为4’h4时，从第2号图像缓存区读取一帧图像数据，通过UDP传输协议向外部目标设备发送图像数据，并在读取图像数据后将第2号图像缓存区数据清零；
当检测到AXI-...

【专利技术属性】
技术研发人员：程坤，
申请(专利权)人：中电海康集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33