基于FPGA的同步图像显示与采集系统技术方案

本发明专利技术公开的一种基于FPGA的同步图像显示与采集系统，包括图像生成模块、驱动模块、同步显示与采集模块。该系统通过图像生成模块将图像转换为RGB像素数据；驱动模块在外部开关信号的反馈下，将RGB像素数据处理为与显示器接口相对应的驱动信号和脉冲信号，并将上述信号传输至同步显示与采集模块，使得驱动信号驱动显示器显示图像的同时，相机接收脉冲信号，实现图像的同步采集。此外，在驱动模块对应的硬件设计中，本发明专利技术仅采用一块电路板，通过在FPGA端设置三种驱动接口模式的方式，以适配不同接口的显示器，同时实现了本系统同步图像显示与采集的目的，该设计既节省了空间与成本，又降低了开发难度。又降低了开发难度。又降低了开发难度。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的同步图像显示与采集系统


[0001]本专利技术涉及视频接口领域，涉及一种基于FPGA的同步图像显示与采集系统。

技术介绍

[0002]图像采集一直是工业相机的关键测试点，图像显示也是图像采集系统中较为重要的一环。现有技术中，图像显示还是使用电脑主板或者显卡的接口连接显示器，即采用电脑驱动显示器的方式完成图像显示。
[0003]通过电脑驱动显示器的方式完成图像显示时，常用的接口有DP接口（DisplayPort）、高清多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI ）和视频图形阵列接口(Video Graphics Array，VGA)。其中，DP接口已发展至DP2.0，支持的速率达到8.1G，可以驱动8k显示器，也是目前使用极其广泛的显示器接口之一，DP接口用于同时传输音频和视频，这两项中每一项都可以在没有另外一项的基础上单独传输。视频信号路径中每个颜色通道可以有6到16位，音频路径可以有多达8通道24位192 kHz的非压缩的PCM音频，或可以在音频流中封装压缩的音频格式。一个双向的、半双工的辅助通道携带了主链接用的设备管理和设备控制数据，如VESAEDID、MCCS和DPMS标准。HDMI接口也是广泛使用的接口之一，目前发展到了HDMI1.4，速率也可以支持60Hz的4K显示器，同样地，HDMI接口也支持传输音频，HDMI接口使用时钟信号线进行信号集成，其速度慢于DP接口。另外一种常用接口就是VGA接口，只能传输视频信号，且直接按照RGB来传输，速率较低。
[0004]采用电脑驱动显示器的方式，一方面太笨重，须采用FPGA+ARM（FPGA,Field
‑
Programmable Gate Array，现场可编程门阵列；ARM处理器，Advanced RISC Machines）驱动显示器的方式，利用资源量大成本高；另一方面，切换图像无法同步给相机，且不能适应多种模式的显示接口。
[0005]因此，需要一种既满足同步显示与采集图像的要求，同时还根据定制的显示接口适配多种显示器的系统，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]基于上述问题，本专利技术设计一种基于FPGA的同步图像显示与采集系统，既能满足同步显示与采集图像的要求，同时还可以根据定制的显示接口适配多种显示器。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种基于FPGA的同步图像显示与采集系统，包括：图像生成模块，用于将待显示的图像转换为RGB像素数据；驱动模块，接收、存储及读取所述RGB像素数据，根据开关信号的反馈，选择生成并输出相对应的驱动信号和脉冲信号；所述驱动模块包括FPGA；同步显示与采集模块，接收所述驱动信号，用于显示图像；接收所述脉冲信号，用于采集图像；所述同步显示与采集模块包括显示器；所述FPGA与所述显示器之间通过通信协议来读取或配置相关参数，所述FPGA作为
通信协议的主设备，所述显示器作为通信协议的从设备。
[0008]进一步地，所述驱动模块包括电路板，所述电路板包括：用于供电的电源、生成开关信号的开关电路和用于转换FPGA的IO电压的电平转换电路。
[0009]进一步地，所述FPGA设有高速串行接口，采用串行数据总线方式实现RGB像素数据的传输。
[0010]进一步地，所述FPGA设置有三种驱动接口模式，所述驱动接口模式包括DP接口、HDMI接口和VGA接口。
[0011]进一步地，所述同步显示与采集模块包括显示器，所述显示器设置有显示接口，所述显示接口通过视频线连接所述驱动模块，接收所述驱动信号，用于显示图像。
[0012]进一步地，所述显示接口与所述驱动接口模式相对应，所述显示接口包括DP接口、HDMI接口和VGA接口。
[0013]进一步地，所述同步显示与采集模块包括图像采集装置，所述图像采集装置通过杜邦线连接所述驱动模块，接收所述脉冲信号，用于采集图像。
[0014]进一步地，所述图像生成模块包括上位机。
[0015]进一步地，所述视频线是DP线或HDMI线。
[0016]本专利技术具备以下优点：1.本专利技术的驱动模块对应的硬件设计中，仅使用一块电路板即可驱动显示器显示自己想要的图片，不需要使用电脑等设备，节省了空间与成本。
[0017]2.本专利技术在FPGA端设置三种常用驱动接口模式，以此方式向对应的显示器接口进行信号传输，不需要使用ARM处理器，节省了成本与开发难度。
[0018]3.本专利技术通过FPGA的驱动接口向同步显示与采集模块发送驱动信号和脉冲信号，通过驱动显示器显示图像的同时，使得图像采集装置进行图像采集，以此完成同步图像显示与采集，且确保能采集/显示到一帧完整的图像。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的同步图像显示与采集系统的功能图；图2为本专利技术的驱动模块的功能图；图3为本专利技术的驱动装置的硬件设计框图。
具体实施方式
[0020]基于上述问题，本专利技术提出一种基于FPGA的同步图像显示与采集系统，参见图1，包括：图像生成模块、驱动模块、同步显示与采集模块。
[0021]图像生成模块，用于将待显示的图像转换为RGB像素数据；所述图像生成模块包括上位机。一般的图像数据包括RGB像素数据、宽度长度以及空白等信息，对于同样大小的图像，宽度长度以及空白信息是一样的，因此这些信息不需要经过处理；而RGB像素数据表示了各个像素的颜色信息，所有的颜色均可以通过三原色按照一定比例来组合，在图像显示中有着不可或缺的地位，因此本专利技术需要将图像处理为RGB像素数据，以实现本专利技术的图像显示的目的。所以，本实施例将待显示的图像，通过上位机生成16进制的RGB像素数据。
[0022]如图2和图3所示，驱动模块用于接收、存储及读取所述RGB像素数据，根据开关信
号的反馈，选择生成并输出相对应的驱动信号和脉冲信号。驱动模块包括一款带有高速串行接口（串口）的FPGA和电路板。所述电路板包括：用于供电的电源、生成开关信号的开关电路和用于转换FPGA的IO电压的电平转换电路。所述FPGA接收电脑生成的16进制的RGB像素数据，再通过串口采用串行数据总线方式实现RGB像素数据的传输，即将RGB像素数据通过串口发送到FPGA内部的RAM存储（random access memory，随机存取存储器）。FPGA可以直接读取RAM存储中的RGB像素数据，根据开关信号反馈选择的显示接口，驱动控制生成相对应的驱动信号以及脉冲信号。对于不同接口的显示器，所对应的驱动信号是不一样的。因为，每种接口都有自己的协议，例如DP接口中，会先在AUX_LANE上进行链路训练，训练的信息使用的是曼彻斯特编码，即利用信号的跳变沿来代表0和1，链路训练正常之后才会在主链路上传输数据，而HDMI接口是自带时钟信号线的，不需要通过训练来恢复时钟。
[0023]如图3所示，本专利技术实施例为驱动模块提供相应的硬件设计，本专利技术实施例采用int本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的同步图像显示与采集系统，其特征在于，包括：图像生成模块，用于将待显示的图像转换为RGB像素数据；驱动模块，接收、存储及读取所述RGB像素数据，根据开关信号的反馈，选择生成并输出相对应的驱动信号和脉冲信号；所述驱动模块包括FPGA；同步显示与采集模块，接收所述驱动信号，用于显示图像；接收所述脉冲信号，用于采集图像；所述同步显示与采集模块包括显示器；所述FPGA与所述显示器之间通过通信协议来读取或配置相关参数，所述FPGA作为通信协议的主设备，所述显示器作为通信协议的从设备。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的同步图像显示与采集系统，其特征在于，所述驱动模块包括电路板，所述电路板包括：用于供电的电源、生成开关信号的开关电路和用于转换FPGA的IO电压的电平转换电路。3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的同步图像显示与采集系统，其特征在于，所述FPGA设有高速串行接口，采用串行数据总线方式实现RGB像素数据的传输。4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的同步图像显示与...

【专利技术属性】
技术研发人员：古涵，杨晨飞，曹桂平，董宁，
申请(专利权)人：合肥埃科光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：