【FPGA/图像处理】生成器-帧控制2

时刻2015.05.26

路标

图像处理理系列文章基本都是我本科毕设论文同步发布，这个项目以LGPL许可被发布在F-I-L。和前面的帧控制器不同，这里的帧控制器主要为几何变换服务。几何变换操作的基本要素不是像素的色彩信息，而是它们的坐标信息，所以需要提供一个以坐标为输入的帧控制器，让几何变换模块可以控制帧缓存。本节将介绍如何实现一个以坐标为输入的帧控制器。
这个IP核的资源在这里：
FrameController2

3 算法实现

明确了设计和架构，便可以进行算法的实现。本章将会说明如何实现图像处理的算法，以及如何运用它们。

3.15 生成器-帧控制2

和前面的帧控制器不同，这里的帧控制器主要为几何变换服务。几何变换操作的基本要素不是像素的色彩信息，而是它们的坐标信息，所以需要提供一个以坐标为输入的帧控制器，让几何变换模块可以控制帧缓存。本节将介绍如何实现一个以坐标为输入的帧控制器。

3.15.1 原理

与3.2一致，此处的帧控制器也是以改变RAM地址和控制使能信号来实现的，但地址的来源不是模块内部的计数器，而是外部输入的坐标，所以需要一个部分将坐标转换为地址，如式3-15-1所示，x为横坐标，y为纵坐标，width为图像宽度，address为输出地址，可见这实际上是一次乘法运算和一次加法运算的结合，所以需要用到乘法器。同时考虑到加法实际上可以看做最多12位的加法，所以可以不用专用加法器，交给综合器自行处理。

address=width * y + x\ \ \ \ \ \ \ \ (3-15-1)

3.15.2 设计

根据原理可知，FrameController2核(以下简称FR2核)需要一个乘法器，所以需要的配置参数、端口和子模块如表3-15-1、表3-15-2和表3-15-3。

名字	类型	范围	默认值	说明
work_mode	无符号	0为流水线模式，1为请求响应模式	0	模块的工作模式。
wr_mode	无符号	0为写，1为读。	0	模块的读写模式。
data_width	无符号	1 - 12	8	数据位宽。
im_width	无符号	1 - 4096	320	图像宽度。
im_height	无符号	1 - 4096	240	图像高度。
im_width_bits	无符号	取决于图像宽度	9	图像宽度的位宽。
addr_width	无符号	取决于图像的宽度和高度。	17	存储帧缓存的RAM的地址位宽。
ram_read_latency	无符号	0 - 15，取决于RAM。	2	RAM的读延迟，在Xilin器件中，典型为2。
mul_delay	无符号	乘法器延迟。	3	乘法器的延迟，取决于配置。

表3-15-1 配置参数

名字	端口	类型	范围	默认值	说明
clk	输入	无符号	无	无	Clock.
rst_n	输入	无符号	无	无	复位，低有效。
in_count_x	input	无符号	im_width_bits - 1 : 0	无	图像宽度计数输入。
in_count_y	input	无符号	im_width_bits - 1 : 0	无	图像高度输入计数。
in_enable	输入	无符号	无	无	输入数据使能，在流水线模式下，它是另一个复位信号，在请求响应模式下，只有在它有效的时候in_data才会被真正地改变。
in_data	输入	无符号	color_width * in_window_width * in_window_width - 1 : 0	无	输入数据，必须和in_enable同步输入。
out_ready	output	无符号	无	无	输出数据有效，在两种模式下，这个信号都会在out_data可以被读取的时候有效。
out_data	output	无符号	color_width - 1 : 0	无	输出数据，将会和out_ready同步输出。
ram_addr	output	无符号	addr_width - 1 : 0	无	输出到RAM的地址。

表3-15-2 端口

名字	类型	说明
Mul	Multiplier12x12FR2	12位无符号数和12位无符号数的乘法器，用于得出帧地址。你可以自己配置乘法器，随后改变配置参数中的延迟。你不能改变端口的配置！

表3-15-3 子模块