为了在FPGA内部嵌入Nios II软核,采用Flash存储器存储Nios II软核的程序,作为存储程序和数据的Flash存储器,要求操作简单、容量大、接口简单。凶此,选用TC58FVBl6-OAFT型Flash存储器。Flash的地址总线,数据总线和控制引脚与FPGA的控制引脚相连,通过FPGA内部,挂载到Nios II软核的Avalon总线,实现读写控制。Flash的内部主要由存储阵列和控制逻辑电路、控制寄存器组成,并能产生“忙信号”。
2.3 用EPCSl配置Cyclone系列FPGA
该系统设计采用Ahera公司的Cyclone系列EPlC6Q240C8型的FPGA。选用EPCSl系列配置器件,在主动串行配置(Active Serial Programming)工作模式配置FPGA。EPCSl是1 Mbit的Ahera专用配置器件.其本质是一块专用Flash,用于保存FPGA的配置信息。Cyclone系列是基于SRAM的FPGA器件,可通过下载电缆在线配置该器件。掉电后。FPGA内部配置信息丢失。如果配合相应配置器件。FPGA在上电时,从配置器件读取配置内容,这样即可使用。
2.4 Nios U嵌入式软核处理器
Nios II是基于哈佛结构的RISC通用嵌入式处理器软核,能与用户逻辑相结合,编程至Ahera的FPGA中。使用Nios II处理器的优势是明显的,只要FPGA的资源允许,NiosII核在同一FPGA中被植入的数量无限制,此外Nios II可植入的Ahera FPGA的系列几乎没有限制,在这方面,Nios显然优于同类产品一Xilinx的MicroBlaze。另外,在开发工具的完备性方面、对常用的嵌入式操作系统支持方面,Nios II都优于MicroBlaze。就成本而言,Nios II的使用费仅仅是其占用的FPGA的逻辑资源费。因此,选用的FPGA越便宜,则Nios II的使用费就越低。在FPGA内部的Nios II创建完成后,需要对Nios II软核处理器进行编程。利用]Nios II IDE集成调试环境编写调试程序,最后,程序下载到FPGA内部。
2.5 使用嵌入式逻辑分析仪实时测试
为了验证该系统工作,使用SignalTap II实时测试。通过JTAG把图像数据读回PC机,实时监测图像采集卡所采集的图像数据。具体的图像数据的采集验证如图6所示。
由图6看到UV总线和Y总线输出的帧图像的各像素点的原始RGB值,在行有效时(HREF为高电平)为41,37,ll(R1,G1,B1);40,44,11(R2,G2,B2)等。
3 结语
设计是在深入研究传统的图像采集模块的基础上,针对传统的PCI图像采集卡的弊端,设计适用于便携式嵌入式系统的图像采集模块。该系统实现了图像原始数据采集及缓存,保证了图像数据的连续和完整性,具有体积小、功耗低、速度快、接口简单的优点。