網(wǎng)絡(luò)通信模塊 - 基于Zynq-7000的圖像拼接技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架與實現(xiàn)效果

選用Marvell公司具有自適應(yīng)10/100/1 000 Mb/s傳輸速率的以太網(wǎng)物理層芯片88E1518，配合片內(nèi)吉比特MAC（Media Access Control，介質(zhì)訪問控制）層控制器提供千兆以太網(wǎng)接入能力。

3 軟件系統(tǒng)架構(gòu)及核心算法的實現(xiàn)

本文使用Vivado2015.2設(shè)計套件完整的工具鏈協(xié)同完成軟件系統(tǒng)的構(gòu)建。圖像處理系統(tǒng)運行流程如圖3所示，通過橫向的時域和縱向的空間域來說明軟件與硬件協(xié)同實現(xiàn)圖像處理的工作流程。橫向的時間域即體現(xiàn)運行于PS端的程序協(xié)調(diào)硬件系統(tǒng)推進事務(wù)處理，組織整個系統(tǒng)的運行流程；縱向的空間域是PL端圖像處理子系統(tǒng)在總線控制下，并行完成各自任務(wù)所經(jīng)歷數(shù)據(jù)遷移和操作。

基于Zynq-7000的寬幅視頻處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

按照模塊化軟硬件設(shè)計思路，將整個系統(tǒng)運行劃分為五個運行階段：系統(tǒng)初始化配置、視頻采集與預(yù)處理、柱面投影硬件加速、圖像接縫融合和多通道傳輸，其中視頻采集與預(yù)處理、柱面投影兩個階段以FPGA系統(tǒng)并行處理為核心，其他則以軟件調(diào)度執(zhí)行為主。

3.1 系統(tǒng)初始化配置

系統(tǒng)初始化配置階段是以硬核系統(tǒng)啟動為主導(dǎo)，從外部存儲器中讀取FPGA配置文件并部署到PL中，構(gòu)建起3個圖像處理子系統(tǒng)，之后進入操作系統(tǒng)引導(dǎo)和片內(nèi)外設(shè)備初始化過程。

3.2 視頻采集與預(yù)處理

采集預(yù)處理階段分為采集、預(yù)處理和存儲三個環(huán)節(jié)。視頻輸入端口捕獲的圖像數(shù)據(jù)流同步信息冗余且低效，不適合在片內(nèi)系統(tǒng)傳輸中使用，Xilinx公司提出了基于AXI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議框架的精簡流傳輸AXI-Stream協(xié)議，使用Video In To AXI-Stream IP（Intellectual Property，知識產(chǎn)權(quán)）核將DVP數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為AXI-Stream協(xié)議數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)片內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)化。

本設(shè)計所使用的攝像頭輸出圖像格式是Bayer色彩空間，為了獲得RGB色彩空間圖像，需要插值以獲取像素丟失的顏色信息。綜合考慮算法復(fù)雜度和圖像還原質(zhì)量，采用3×3鄰域雙線性插值法對圖像進行色彩空間還原[4]?；贏XI-Stream協(xié)議接口的Color Filter Array IP核，進行簡單參數(shù)配置便能夠?qū)崿F(xiàn)Bayer向RGB色彩空間轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)與視頻采集IP子系統(tǒng)無縫對接。

3個圖像采集與預(yù)處理通道工作均在FPGA內(nèi)異步完成，受限于FPGA存儲容量，需要將視頻幀緩存在DDR內(nèi)存中。PS端提供了四路高速AXI總線訪存接口，借助Video DMA IP核能夠?qū)崿F(xiàn)AXI-Stream協(xié)議數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為基于地址訪問的標(biāo)準(zhǔn)AXI協(xié)議，從而實現(xiàn)訪存操作，PS端通過AXI-Lite控制總線實現(xiàn)IP核配置。

3.3 柱面投影硬件加速

如圖4所示的柱面投影透視模型，按照單視點模型擺放的攝像頭陣列位于O點，待投影圖像ABCD在投影圓柱面上形成的映像為閉合曲面A′B′C′D′。在圖4(a)中觀測點O處所在的水平和豎直面投影，得到了截面圖4(b)和圖4(c)，其中待投影圖像上P、Q兩點在投影柱面上形成P′和Q′兩投影點，假設(shè)柱面的半徑為r，高度為H，單個攝像頭水平視野角度為θ，待投影圖像寬度為W，高度為H，則能夠得出像素P(x，y)向P′(x′，y′)的投影關(guān)系如式(1)所示，反投影變換如式(2)所示[5]。

基于Zynq-7000的寬幅視頻處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

其中：

投影柱面的半徑r就是攝像頭的焦距，焦距無法精確測量，但可以通過計算公式進行估算：

在實際柱面投影過程中，通過計算柱面投影圖像指定像素點所對應(yīng)的原始像素坐標(biāo)，將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成存儲器的地址，取出該像素并存入到所對應(yīng)的柱面投影圖像中，最終形成了完整的柱面投影圖像。

基于緩存策略的連續(xù)地址存儲器訪問，相對字節(jié)隨機訪問具有更好的帶寬效能。在柱面圖像目標(biāo)存儲區(qū)，按行、列依次將若干連續(xù)的像素組進行反柱面投影求其所在原圖像坐標(biāo)，逐個從原圖像坐標(biāo)取出其像素值存入緩沖區(qū)，緩沖區(qū)滿后采用總線突發(fā)方式，一次放入目標(biāo)柱面位置，即概括為零取整存，功能框圖如圖5所示。

基于Zynq-7000的寬幅視頻處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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本文導(dǎo)航

第 1 頁：基于Zynq-7000的圖像拼接技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架與實現(xiàn)效果
第 2 頁：網(wǎng)絡(luò)通信模塊
第 3 頁：柱面投影

Zynq(46445) Zynq(46445)
圖像拼接技術(shù)(1131) 圖像拼接技術(shù)(1131)

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5215

基于 Zynq-7000 SoC 的可靠的安全系統(tǒng)

此視頻向您演示了一個高性能自動化應(yīng)用，該應(yīng)用是基于Zynq-7000 All Programmable SoC 采用PROFINET IRT協(xié)議的高可靠安全系統(tǒng)。ARM Cortex-A9 在其中負(fù)責(zé)通信協(xié)議棧，兩個微處理器軟核運行于"Lock-step“模式，提供片上冗余。

2018-06-04 13:46:00

3282

Xilinx Zynq-7000 EPP Showcased at Embedded World

Xilinx Zynq-7000 EPP Showcased at Embedded World

2018-06-04 13:46:00

2881

Zynq-7000 AP SoC 在多種應(yīng)用領(lǐng)域中的演示

Xilinx公司介紹：Zynq-7000 AP SoC 在多種應(yīng)用領(lǐng)域中的演示。

2018-06-04 13:47:00

4466

Zynq-7000 AP SoC為您提供業(yè)經(jīng)驗證的高效生產(chǎn)力

除了要最終客戶推出屢獲殊榮的Zynq-7000 AP SoC器件幫助他們在競爭中整整領(lǐng)先一代之外，我們今天還推出了豐富的穩(wěn)健可靠的基礎(chǔ)架構(gòu)，使Zynq-7000 SoC用戶能夠生產(chǎn)力更高

2018-06-04 13:47:00

3212

XILINX Zynq-7000, Industrial & Medical Imaging Demos - EW 20

XILINX Zynq-7000, Industrial & Medical Imaging Demos - EW 20

2018-05-25 15:49:00

2878

Zynq-7000 Extensible Processing Platform in Action

Zynq-7000 Extensible Processing Platform in Action

2018-05-24 16:47:00

3013

Zynq、FPGA等相關(guān)芯片可以運用到那些領(lǐng)域

2018-07-04 14:12:00

8236

Zynq-7000 SoC生產(chǎn)勘誤項目及應(yīng)對措施

Zynq-7000 生產(chǎn)勘誤項目是（Xilinx 答復(fù) 47916）中所列項目的子集，通常包括由 Xilinx 和 Linux 社區(qū)實現(xiàn)的軟件解決方法應(yīng)對措施。

2018-07-05 08:38:00

931

ZYNQ-7000型產(chǎn)品選擇指南詳細(xì)資料免費下載

本文檔的主要內(nèi)容詳細(xì)介紹的是ZYNQ-7000型產(chǎn)品選擇指南詳細(xì)資料免費下載。

2018-08-09 08:00:00

關(guān)于Zynq-7000 PL端HDMI的顯示控制的性能分析和應(yīng)用介紹

Zynq-7000 PL端HDMI的顯示控制 Zynq-7000 PS到PL端emio的使用 Vivado 專家文章：Tcl 是什么？ Zynq-7000 ARM端MIO的使用 Zynq-7000

2019-09-15 14:57:00

3305

Zynq-7000可擴展處理平臺的特點及應(yīng)用介紹

Xilinx處理平臺副總裁Vidya Rajagopalan和ARM物理IP部門技術(shù)副總裁Dipesh Patel介紹了Xilinx的Zynq-7000可擴展處理平臺。

2018-11-20 07:07:00

3318

Zynq-7000 AP SoC ZC702評估套件的特點與應(yīng)用

Zynq-7000 All Programmable SoC評估套件ZC702簡介使設(shè)計人員能夠快速評估Zynq-7000技術(shù)，同時通過其可擴展性開發(fā)大多數(shù)應(yīng)用。

2018-11-20 06:17:00

3656

Zynq-7000可擴展處理平臺的演示

觀看世界上第一個可擴展處理平臺--Zynq-7000 EPP的演示。

2019-01-02 09:31:00

2062

Zynq-7000全可編程SoC的性能和功能

Zynq-7000全可編程SoC提供無與倫比的性能和功能

2019-01-21 07:32:00

3212

Zynq-7000 AP SoC提供業(yè)經(jīng)驗證的IP及參考設(shè)計

HLS（高層次綜合）工具特別感興趣，這是一個非常強大的工具，可以幫助設(shè)計者快速地找到Zynq-7000設(shè)計架構(gòu)的平衡點，并開發(fā)出高度優(yōu)化的系統(tǒng).Zynq平臺支持目前最流行的所有軟件設(shè)計環(huán)境，領(lǐng)先競爭對手整整一代發(fā)貨，賽靈思還提供了一整套的業(yè)經(jīng)驗證的IP，設(shè)計工具包以及參考設(shè)計，以加速客戶的設(shè)計，幫

2018-11-30 06:08:00

2321

適用于Zynq-7000 AP SoC的Windows Embedded Compact 7概述

了解適用于Zynq-7000 All Programmable SoC的Windows Embedded Compact 7板級支持包（BSP）。

2018-11-30 06:06:00

3214

Xilinx Zynq-7000最新ADAS解決方案的展示

卓越的賽靈思聯(lián)盟成員Xylon展示了他們利用Xilinx Zynq-7000的最新ADAS解決方案。他們最新的開發(fā)套件logiADAK 3.0汽車駕駛員輔助工具包可實現(xiàn)2D / 3D環(huán)繞視圖

2018-11-26 07:10:00

3783

使用Zynq-7000 AP SoC進行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的演示

安富利展示了一個集成的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)，集成了Xilinx Zynq-7000 All Programmable SoC上的機器視覺，電機控制和近場通信（NFC）。

2018-11-26 07:00:00

2840

使用Zynq-7000 All Programmable SoC實現(xiàn)DSP功能的軟件加速

該演示展示了Zynq-7000 All Programmable SoC及其使用NEON引擎或硬件加速來加速軟件的能力。查看Zynq-7000 SoC的靈活性，以加速軟件和利用......

2018-11-26 06:56:00

4796

Zynq-7000可擴展處理平臺的展示介紹

Xilinx及其聯(lián)盟成員在Embedded World 2012上展示了Zynq-7000可擴展處理平臺。

2018-11-26 06:42:00

2330

Zynq-7000 All Programmable SoC的開發(fā)工具概述

了解可用于Zynq-7000 All Programmable SoC的各種開發(fā)工具。從愿景到部署Xilinx開發(fā)工具解決端到端開發(fā)問題，包括：系統(tǒng)設(shè)計，軟件和固件開發(fā)......

2018-11-26 06:38:00

3032

Zynq-7000 All Programmable SoC器件的I/O標(biāo)準(zhǔn)

了解設(shè)計人員在使用Zynq-7000 All Programmable SoC器件時可用的不同I / O，從標(biāo)準(zhǔn)I / O到串行收發(fā)器以及模擬輸入。

2018-11-26 06:36:00

2547

針對成像和視頻應(yīng)用開發(fā)的Zynq-7000 All Programmable SoC

Zynq-7000 All Programmable SoC套件簡介，針對成像和視頻應(yīng)用開發(fā)，提供相機和視頻插件。

2018-11-23 06:46:00

2398

如何使用BootGen為Zynq-7000 AP SoC構(gòu)建完整的映像

了解如何使用BootGen為Zynq-7000 All Programmable SoC構(gòu)建完整的映像。引導(dǎo)映像通常包括第一級引導(dǎo)加載程序，至少一個軟件應(yīng)用程序和PL的比特流。

2018-11-23 06:58:00

5211

如何為Zynq-7000 All Programmable SoC制作可引導(dǎo)映像

了解如何構(gòu)建FSBL，U-boot，Linux并為Zynq-7000 All Programmable SoC制作可引導(dǎo)映像。

2018-11-23 06:55:00

2470

使用Zynq-7000 All Programmable SoC進行視頻監(jiān)控攝像機演示

使用Zynq-7000 All Programmable SoC的ISD netSeries視頻監(jiān)控攝像機演示

2018-11-23 06:48:00

2983

Zynq-7000 All Programmable SoC的安全系統(tǒng)

該視頻演示展示了Zynq-7000 All Programmable SoC上具有PROFINET IRT的高可靠性系統(tǒng)，適用于高性能自動化應(yīng)用。

2018-11-23 06:34:00

2520

Zynq-7000 All Programmable SoC電源管理技術(shù)的了解

通過Zynq-7000 AP SoC了解電源管理技術(shù)，并了解Zynq Power Demonstration的這些技術(shù)。

2018-11-22 06:54:00

3500

如何使用Zynq-7000 VI進行IP仿真驗證和調(diào)試

本視頻將向您講解如何使用Zynq-7000 VIP（驗證IP）來高效地驗證基于Zynq-7000處理系統(tǒng)的設(shè)計。另外，視頻還介紹了如何配置，以及如何使用范例項目進行仿真的實施步驟。

2018-11-22 06:48:00

3995

ZYNQ-7000如何生成從Flash和SD卡啟動的鏡像文件

ZYNQ-7000如何生成從Flash和SD卡啟動的鏡像文件將PL與PS部分一起使用，并且通過JTAG下載到板子運行。對于ZYNQ，有多種啟動方式

2018-12-01 08:38:18

7278

Zynq-7000所有可編程SOC模塊的詳細(xì)資料介紹

本文檔的主要內(nèi)容詳細(xì)介紹的是Zynq-7000所有可編程SOC模塊的詳細(xì)資料介紹。

2019-02-13 17:16:40

Zynq-7000 SOC的產(chǎn)品簡介資料免費下載

?Cortex?-A9處理器與業(yè)界領(lǐng)先的每瓦28nm可編程邏輯性能相集成，實現(xiàn)了超過離散處理器和FPGA系統(tǒng)的功率和性能水平。Zynq-7000系列提供了Dualcore（Zynq-7000設(shè)備

2019-02-15 11:52:14

digilent Cora Z7-10: Zynq-7000 概述

　Digilent Cora Z7是一款隨時可用，低成本且易于嵌入的開發(fā)平臺，圍繞Xilinx功能強大的Zynq-7000全可編程片上系統(tǒng)（APSoC）而設(shè)計。 Zynq-7000架構(gòu)將單核

2019-11-14 15:53:23

2148

digilent Cora Z7-07S: Zynq-7000 概述

2019-11-14 15:50:53

1795

digilent Zynq-7000訓(xùn)練板概述

Zybo（Zynq? Board）是一款資源豐富且易用的嵌入式軟件及數(shù)字電路入門級開發(fā)平臺，該平臺主芯片為Xilinx Zynq-7000系列中的最小型號Z-7010。

2019-11-25 11:42:27

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Zynq-7000 ZING SOM開發(fā)模塊的特點和應(yīng)用

Zynq-7000 ZING SOM開發(fā)模塊演示,ZingSoM模塊是針對OEM類型和小批量試生產(chǎn)型客戶量身定制的一款Zynq最小系統(tǒng)板，集成了Zynq All Programmable SoC系統(tǒng)所需的常用組件，包括DDR3和Flash，以及千兆以太網(wǎng)卡和USB接口。

2020-07-02 10:20:00

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