两路视频同步实时采集与显示.doc
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两路视频同步实时采集与显示,2.12万字自己原创的毕业论文，仅在本站独家出售，重复率低，推荐下载使用目录引言.8第1章绪论91.1.选题背景91.2.协同设计方法91.3.主要研究内容111.4.论文结构13第2章验证平台zedboard介绍142.1.zynq-7000芯片简介142.2.zedboard介绍16第3章...
内容介绍
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两路视频同步实时采集与显示
2.12万字
自己原创的毕业论文，仅在本站独家出售，重复率低，推荐下载使用
目录
引 言 …………………………………………………………………………………….8
第1章 绪论 9
1.1. 选题背景 9
1.2. 协同设计方法 9
1.3. 主要研究内容 11
1.4. 论文结构 13
第2章 验证平台Zedboard介绍 14
2.1. Zynq-7000芯片简介 14
2.2. Zedboard介绍 16
第3章 系统设计方案 18
3.1. 方案论证 18
3.1.1. 摄像头选择 18
3.1.2. 摄像头控制方式选择 19
3.1.3. 视频数据DMA方式选择 19
3.1.4. PL端图像处理设计方法选择 19
3.2. 系统框图 20
第4章 FPGA硬件部分设计 22
4.1. 硬件设计概述 22
4.2. 摄像头图像采集 22
4.2.1. 摄像头控制与图像采集 23
4.2.2. 视频数据格式转换 26
4.3. 硬件加速图像处理 27
4.4. 通过VDMA存储图像至内存 30
4.5. HDMI视频输出 32
4.5.1. ADV7511 HDMI视频发送器 32
4.5.2. 程序设计 34
第5章 ARM软件部分设计详解 36
5.1. 搭建交叉编译环境 36
5.1.1. 交叉编译简介 36
5.1.2. 安装交叉工具 36
5.2. Qt环境搭建 37
5.2.1. Qt简介 37
5.2.2. Qt在本地PC上安装 38
5.2.3. Qt在Zedboard上的移植 40
5.3. 软件图像算法设计 41
5.4. 嵌入式Web服务器的移植与搭建 43
5.4.1. 嵌入式Web服务器介绍 43
5.4.2. Boa服务器的移植与部署 44
5.4.3. Boa服务器测试 44
5.5. Web camera设计 45
5.5.1. 工作原理介绍 45
5.5.2. 压缩编码器介绍 45
第6章 系统功能集成与调试 47
6.1. PL端程序设计 47
6.2. PS端程序设计 49
6.2.1. 处理器裸跑模式 50
6.2.2. Linux系统模式 51
6.3. WebCamera上位机显示 51
第7章 总结和展望 53
参考文献 ……………………………………………………………………………………54
致 谢 ……………………………………………………………………………………56
附录 ………………………………………………………………………………………….57
摘要 Zynq-7000芯片作为XILINX最新的Soc All Programmable芯片，集可编程逻辑（Programmable Logic，简称PL）和处理器系统（Processing System，简称PS）于一身，软硬件完全可重定制，使用软硬件协同设计来达到一款Zynq芯片大于FPGA加ARM两块芯片的效果。
论文以Zedboard为平台，研制开发了两路视频同步实时采集、处理与双屏显示系统。设计过程中，充分使用软硬件协同设计方法，科学地划分软硬件功能，使用硬件加速，软件智能控制，极大地提高了效率。
在软硬件功能划分部分有三个关键点，其一是将摄像头数据采集模块放在了PL部分，其二是将一部分图像处理算子放在PL内部执行，其三是所有功能的控制与系统模块的配置都放在PS内执行。这样分配的原因有三：一是PL的时序控制相比PS更加严格，采集回来的数据更加稳定；二是PL采集到摄像头的数据后可以在PL内部直接进行图像处理；三是系统的控制较为复杂，步骤比较多，将这一块放在PS内执行，恰能发挥PS的性能——可以执行极其复杂的程序。
在这样的软硬件功能划分的基础上，PL是作为PS的协处理器存在的，PS是主控处理器，PL相当于挂载在PS上的可编程的外设。在这里PL发挥了它逻辑并行的特性，来帮助PS完成其不能完成的模块（比如HDMI输出的控制模块）或者其能够完成，但是性能不是很高的模块（比如摄像头视频数据的采集，一些图像处理的算法）。有了PL的协助，整个系统能发挥更大的作用。
在功能设计上，本设计以Zedboard为平台，使用PS配置摄像头的参数，使用PL进行摄像头数据的采集，并通过PL进行前期图像处理，再通过VDMA IP经过AXI4总线送至DDR3；同时产生硬件级中断通知PS，PS及时取出数据再进行后期复杂的图像算法。另外在显示模块中，本设计支持双屏显示，一是HDMI显示器的本地视频数据显示，二是网络摄像头模块的远程视频数据的显示。双屏显示模式中，我们能够直观的观察视频数据，以及视频处理的情况，而且还能很方便的搭建一个远程监控系统。
关键词：视频处理、远程监视、协同设计、多屏显示、可编程逻辑、处理器系统
Two-way real-time video synchronous acquisition and display
Abstract As the newest Xilinx SoC All Programmable chip, Zynq-7000 combines Programmable Logic and Processing System on one single chip, both hardware and software can be reconfigured. Hardware and software codesign methodology makes Zynq-7000 work better than FPGA+ARM.
This paper is based on Zedboard platform , researching and developing Two-way real-time video synchronous acquisition , processing and dual screen display system. In the design, making full use of hardware and software co-design methodology, dividing hardware and software functions scientifically. With the hardware accelerating and software controlling, the system works more efficiently.
There are three key points at the part of dividing hardware and software functions, one is using PL to get the camera’s data; the other one is making some image processing Algorithms working in PL; the last one is all the system control and system configure are handled in PS. Three reasons make this kind of distribution, first PL is good at timing control and can make sure the data captured is stable and right; then after capturing the camera data , image processing can be done immediately, finally the system control is complex, it can be easily done in PS and give full play to the performance of PS, which is capable to execute Complicated process.
Based on this kind of hardware and software functional division, PL is working as the co-processor of PS. PS is the main processor, and PL is equiv..
2.12万字
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引 言 …………………………………………………………………………………….8
第1章 绪论 9
1.1. 选题背景 9
1.2. 协同设计方法 9
1.3. 主要研究内容 11
1.4. 论文结构 13
第2章 验证平台Zedboard介绍 14
2.1. Zynq-7000芯片简介 14
2.2. Zedboard介绍 16
第3章 系统设计方案 18
3.1. 方案论证 18
3.1.1. 摄像头选择 18
3.1.2. 摄像头控制方式选择 19
3.1.3. 视频数据DMA方式选择 19
3.1.4. PL端图像处理设计方法选择 19
3.2. 系统框图 20
第4章 FPGA硬件部分设计 22
4.1. 硬件设计概述 22
4.2. 摄像头图像采集 22
4.2.1. 摄像头控制与图像采集 23
4.2.2. 视频数据格式转换 26
4.3. 硬件加速图像处理 27
4.4. 通过VDMA存储图像至内存 30
4.5. HDMI视频输出 32
4.5.1. ADV7511 HDMI视频发送器 32
4.5.2. 程序设计 34
第5章 ARM软件部分设计详解 36
5.1. 搭建交叉编译环境 36
5.1.1. 交叉编译简介 36
5.1.2. 安装交叉工具 36
5.2. Qt环境搭建 37
5.2.1. Qt简介 37
5.2.2. Qt在本地PC上安装 38
5.2.3. Qt在Zedboard上的移植 40
5.3. 软件图像算法设计 41
5.4. 嵌入式Web服务器的移植与搭建 43
5.4.1. 嵌入式Web服务器介绍 43
5.4.2. Boa服务器的移植与部署 44
5.4.3. Boa服务器测试 44
5.5. Web camera设计 45
5.5.1. 工作原理介绍 45
5.5.2. 压缩编码器介绍 45
第6章 系统功能集成与调试 47
6.1. PL端程序设计 47
6.2. PS端程序设计 49
6.2.1. 处理器裸跑模式 50
6.2.2. Linux系统模式 51
6.3. WebCamera上位机显示 51
第7章 总结和展望 53
参考文献 ……………………………………………………………………………………54
致 谢 ……………………………………………………………………………………56
附录 ………………………………………………………………………………………….57
摘要 Zynq-7000芯片作为XILINX最新的Soc All Programmable芯片，集可编程逻辑（Programmable Logic，简称PL）和处理器系统（Processing System，简称PS）于一身，软硬件完全可重定制，使用软硬件协同设计来达到一款Zynq芯片大于FPGA加ARM两块芯片的效果。
论文以Zedboard为平台，研制开发了两路视频同步实时采集、处理与双屏显示系统。设计过程中，充分使用软硬件协同设计方法，科学地划分软硬件功能，使用硬件加速，软件智能控制，极大地提高了效率。
在软硬件功能划分部分有三个关键点，其一是将摄像头数据采集模块放在了PL部分，其二是将一部分图像处理算子放在PL内部执行，其三是所有功能的控制与系统模块的配置都放在PS内执行。这样分配的原因有三：一是PL的时序控制相比PS更加严格，采集回来的数据更加稳定；二是PL采集到摄像头的数据后可以在PL内部直接进行图像处理；三是系统的控制较为复杂，步骤比较多，将这一块放在PS内执行，恰能发挥PS的性能——可以执行极其复杂的程序。
在这样的软硬件功能划分的基础上，PL是作为PS的协处理器存在的，PS是主控处理器，PL相当于挂载在PS上的可编程的外设。在这里PL发挥了它逻辑并行的特性，来帮助PS完成其不能完成的模块（比如HDMI输出的控制模块）或者其能够完成，但是性能不是很高的模块（比如摄像头视频数据的采集，一些图像处理的算法）。有了PL的协助，整个系统能发挥更大的作用。
在功能设计上，本设计以Zedboard为平台，使用PS配置摄像头的参数，使用PL进行摄像头数据的采集，并通过PL进行前期图像处理，再通过VDMA IP经过AXI4总线送至DDR3；同时产生硬件级中断通知PS，PS及时取出数据再进行后期复杂的图像算法。另外在显示模块中，本设计支持双屏显示，一是HDMI显示器的本地视频数据显示，二是网络摄像头模块的远程视频数据的显示。双屏显示模式中，我们能够直观的观察视频数据，以及视频处理的情况，而且还能很方便的搭建一个远程监控系统。
关键词：视频处理、远程监视、协同设计、多屏显示、可编程逻辑、处理器系统
Two-way real-time video synchronous acquisition and display
Abstract As the newest Xilinx SoC All Programmable chip, Zynq-7000 combines Programmable Logic and Processing System on one single chip, both hardware and software can be reconfigured. Hardware and software codesign methodology makes Zynq-7000 work better than FPGA+ARM.
This paper is based on Zedboard platform , researching and developing Two-way real-time video synchronous acquisition , processing and dual screen display system. In the design, making full use of hardware and software co-design methodology, dividing hardware and software functions scientifically. With the hardware accelerating and software controlling, the system works more efficiently.
There are three key points at the part of dividing hardware and software functions, one is using PL to get the camera’s data; the other one is making some image processing Algorithms working in PL; the last one is all the system control and system configure are handled in PS. Three reasons make this kind of distribution, first PL is good at timing control and can make sure the data captured is stable and right; then after capturing the camera data , image processing can be done immediately, finally the system control is complex, it can be easily done in PS and give full play to the performance of PS, which is capable to execute Complicated process.
Based on this kind of hardware and software functional division, PL is working as the co-processor of PS. PS is the main processor, and PL is equiv..
