基于FPGA的实时MIPI CSI-2图像采集与处理系统

针对目前移动嵌入式领域中广泛使用的MIPI CSI-2接口，设计了一种基于Lattice FPGA的实时图像采集与处理系统，实现了高清图像采集、Bayer格式转换、图像缩放、图像倒置和饱和度调整等多种功能。通过对系统进行功能验证与测试，表明系统可以稳定地采集1080p60的图像数据，并完成相关的图像处理功能，具有一定的实用价值。相对于其他平台，采用FPGA具有实时性高，功耗和成本低以及系统升级方便等优势。 【基于FPGA的实时MIPI CSI-2图像采集与处理系统】是一种专为移动嵌入式领域设计的高效解决方案，它利用Lattice FPGA芯片实现高速图像数据采集和处理。MIPI CSI-2接口是移动设备中广泛采用的高清图像传输标准，由ARM和Motorola联合提出，以替代传统并行接口，满足高带宽需求。此系统能够处理包括高清图像采集、Bayer格式转换、图像缩放、倒置和饱和度调整等多种图像处理任务，确保1080p60分辨率的图像数据稳定采集与处理。 系统硬件架构由三层电路板构成：MIPI CSI-2桥接板、ECP5图像处理开发板和HDMI桥接板。MIPI CSI-2桥接板上的CrossLink FPGA负责采集索尼IMX214摄像头的MIPI CSI-2数据，执行协议解析和字节到像素转换。数据随后传输至ECP5图像处理开发板，该板上的Lattice ECP5 FPGA执行一系列图像处理算法，包括线性对比度展宽、白平衡、坏点去除、Bayer到RGB转换、图像缩放、倒置、饱和度调整和Gamma矫正。处理后的图像数据通过HDMI桥接板的Sil1136 ASSP转换为标准HDMI信号输出到显示器。 FPGA在系统中的关键作用体现在其高实时性、低功耗和低成本特性，使得系统能快速响应和处理图像数据，同时提供灵活的系统升级路径。CrossLink MIPI CSI-2接收模块设计包括高速和低功耗模式，采用SLVS电平标准，接收端通过字节对齐和通道对齐操作确保数据准确无误。接收模块的设计考虑了信号线长度差异导致的延迟问题，确保信号同步。 这种基于FPGA的图像采集与处理系统为移动设备提供了高效、实时的图像处理能力，广泛适用于智能手机、虚拟现实、智能穿戴设备及高级驾驶辅助系统等应用场景。其优势在于提高了系统的性能，降低了能耗，同时保持了设计的经济性和可扩展性。