基于FPGA的视频监控系统的设计与实现资源-CSDN文库

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摘要

随着网络、通信、多媒体技术以及微电子技术的迅速发展，视频监控系统得

到了越来越广泛的应用。

本文设计并实现了一个基于 FPGA 的视频监控系统。论文首先在 FPGA 中设

计 I2C 总线配置模块对视频 ADC 芯片 ADV7181 进行合理的配置，然后详细介绍

了视频信号的处理过程，包括 ITUR656 视频解码、视频插值、解交织和色度空间

变换。经过处理后的视频，分成两路。一路通过 VGA 接口，按照设计好的 VGA

时序，在本地显示器上显示视频，从而实现本地视频监控，且给出了本地视频监

控显示效果图；另外一路经过压缩后在 SRAM 中缓存，利用 Nios II 软核为核心

的 SOPC 控制，将缓存中压缩好的视频数据通过网络传输到网络终端，从而实现

网络远程监控。论文的最后，简单介绍了 LabWindows 软件开发环境，用

LabWindows 软件开发了接收端的显示程序，并给出了接收端远程视频监控显示

效果图。

本视频监控系统在局域网内进行了测试验证，结果表明，系统能实现本地视

频监控和网路视频监控的功能。

关键词：FPGA 视频监控 Nios II SOPC

基于 FPGA 的视频监控系统的设计与实现
摘要....................................................................................................................................I
Abstract............................................................................................................................III
目录..................................................................................................................................V
第一章 绪论......................................................................................................................1
1.1 选题目的及研究内容..........................................................................................1
1.2 国内外研究现状..................................................................................................2
1.2.1 视频监控系统组成....................................................................................2
1.2.2 视频监控的发展概述................................................................................2
1.2.3 视频监控的发展趋势
[2]
..............................................................................3
1.3 本文主要工作及内容安排..................................................................................4
第二章 系统方案设计......................................................................................................7
2.1 视频信号的制式
[4]
................................................................................................7
2.2 色彩空间模型......................................................................................................8
2.3 系统总体方案......................................................................................................9
2.3.1 方案论证..................................................................................................10
2.3.2 系统功能框图..........................................................................................11
2.3.3 系统硬件结构图......................................................................................11
第三章 视频采集和视频处理........................................................................................15
3.1 视频采集芯片 ADV7181 功能特性..................................................................15
3.1.1 ADV7181 简介.........................................................................................15
3.1.2 ADV7181 解码过程.................................................................................15
3.1.3 ADV7181 典型时序.................................................................................16
3.2 视频采集芯片 ADV7181 配置..........................................................................18
3.2.1 ADV7181 控制寄存器.............................................................................18
3.2.2 I2C 总线...................................................................................................18
3.2.3 I2C 程序设计...........................................................................................19
3.3 视频数据处理....................................................................................................22
3.3.1 获取的视频流格式介绍..........................................................................22
3.3.2 ITUR656 解码..........................................................................................23
3.3.2 色度空间变换
[16]
.......................................................................................27
第四章 视频 VGA 显示及网络传输..............................................................................29
4.1 视频的 VGA 显示..............................................................................................29
4.1.1 VGA 接口简介
[17]
.....................................................................................29
4.1.2 VGA 典型时序
[18]
.....................................................................................31
4.1.3 VGA 时序设计.........................................................................................32
4.1.4 VGA 监控效果.........................................................................................35
4.2 网络传输的平台................................................................................................35
4.2.1 SOPC 技术及 Nios II 简介.......................................................................35
4.2.2 SOPC 系统开发流程...............................................................................38
4.2.3 μC/OS-II
[21]
和 LWIP 简介
[22]
....................................................................40
4.3 网络传输的设计实现........................................................................................41
4.3.1 网络控制器 DM9000A............................................................................41
4.3.2 Socket 套接字...........................................................................................42
4.3.3 视频数据网路传输设计..........................................................................43