FPGA大赛【一】设计概述

FPGA大赛【一】设计概述

【注】该项目是我们团队参加2019届全国大学生FPGA大赛的作品，系统主要实现视频任意角度旋转。该项目最终晋级决赛，并获得紫光同创企业特别奖。该系列文章介绍我们团队的作品。关注公众号“数字积木”对话框回复 FPGA2019 ，即可获得该项目的工程源代码，详细的文档说明，MATLAB仿真代码。

 

第一部分 设计概述 (Design Introduction) 

1.1 设计目的 

随着各类图像旋转算法的层出不穷，图像旋转逐渐成为近年来各类赛事的热门赛 题。然而在基于 FPGA 的图像旋转设计方面，可行的方案较少。因此，我们本次采用了国产紫光同创的 PGL22G 这块开发板进行图像旋转方案的设计，制作成了一个完整的具有快速处理，实时显示的系统。本作品从图像旋转这一经典的问题出发，采用 CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法，结合图传技术，实时显示技术，以 FPGA 作为核心处理器，通 过自制的上位机软件实现软件对硬件的精确控制，达到对摄像头采集的图像进行实时旋 转并且显示的目的，并且可以通过上位机对旋转后的图像进行显示模式，灰度阈值的设定。本设计的核心思路为：在图像旋转设计中，插入一个图像旋转模块。将从摄像头缓存的图像先读取出来，组合成一帧旋转的图像后再写入 ddr 中，再由显示驱动模块读取进行显示。

1.2 设计要求 

PGL22G + DDR + CMOS Sensor + HDMI TX 

功能描述：系统主要实现视频任意角度旋转（360°，最小角度 1°） 

• 1、CMOS Sensor 将图像以 DVP/MIPI 信号形式传到 FPGA；

• 2、FPGA 通过外部控制，实现任意角度（精度 1 度）旋转控制；外部控制可自己选择， 如 UART、12C、GPIO、按键等；

• 3、FPGA 内部接 DDR 控制器，实现图像旋转缓存； 

• 4、图像旋转处理完成后，通过 HDMI 输出到显示器显示。

 

1.3 作品效果 

我们团队的作品不仅实现了比赛预定的视频图像旋转的功能，同时我们团队还另外 完成了视频图像的平移，简单缩放，灰度显示，黑白显示等功能。

原图 (正常显示)

1,顺时针旋转 22 度

2,顺时针旋转 90 度

3,顺时针旋转 270 度

4,顺时针旋转 341 度

缩放模式

灰度模式

黑白模式

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