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視頻圖像灰度信號直方圖均衡的FPGA實現

作者: 時間:2010-12-26 來源:網絡 收藏

  每當一個新的圖像數據進入統計模塊,就將SRAM內相應地址的統計數據讀出,累加后再存入該地址。由于前后數據可能是一樣的,會造成對同一個SRAM地址同時讀寫而引起錯誤。這就需要一個模塊對整個過程加以控制?;镜乃悸肥牵簩η昂髷祿M行比較,若前后數據相等就將計數器累加,直到發現數據不等才將統計數據寫入SRAM,這樣就從根本上避免了讀寫同一個地址的可能性。直方圖統計狀態機實現框圖如圖2所示。

直方圖統計狀態機實現框圖

  由于使用了乒乓模式(一塊SRAM用于當前場的統計,另一塊用于前一場的計算),狀態機在上電復位后首先需要將用于統計的SRAM清空,這可以利用視頻的場消隱時間加以處理(相應的狀態機狀態是CLEAR SRAM狀態),然后等待有效數據進入(對應于STBY狀態),一旦有效數據進入,狀態機就進入統計狀態0(CALCULATION HISTOGRAM STEP0)。此時,首先讀出SRAM相應于該值的數據,同時將數據延遲并觀察前后數據是否相同,如相同則繼續停留在該狀態,將計數器加1;否則進入統計狀態1(CALCULATION HISTOGRAM STEP1)。進入狀態1后,計算上一個灰度值的統計數據(將從SRAM中讀出的值加上計數器的值再加1)存入SRAM,同時還要讀出SRAM里相應于當前灰度值的數據。此后的工作與狀態0相似。以此類推,狀態不斷在狀態0和狀態1之間切換,直到有效數據結束后進入統計狀態2(CALCULATION HISTOGRAM STEP2),狀態2 的作用是將這一行的最后一個灰度數據的統計信息寫入SRAM。隨后回到STBY狀態,等待下一行數據。當所有有效行都統計完后,進入狀態機的統計狀態3(CALCULATION HISTOGRAM STEP3),重新將灰度統計數據累計后存入SRAM。

4 SDRAM 控制器的實現結構

  輸入輸出的速度(13.5MHz)遠低于SDRAM的最高速度(143MHz),假如以單個數據對SDRAM讀寫(Single Write/Single Read),根本無法發揮SDRAM高速的優勢,所以必須使用SDRAM的突發模式(BURST MODE),即一次讀出或者寫入多個數據。以美光公司(MICRON)MT48LC1M16A1S SDRAM為例,它支持1、2、4、8個字或者整頁(256個字)的讀寫。由于屬于兩個時鐘域,所以必須對寫入或者讀出SDRAM的數據緩存。在這里,讀寫模塊分別使用兩個深度為64、寬度為16bit的雙口SRAM以乒乓的方式加以實現。一次突發模式讀寫的數據量都是64個字,因此選擇深度為64的SRAM是一種折衷的辦法,數據過少無法發揮突發模式的優勢,數據過大則需要更多的SRAM作為緩存,使開銷過高。實踐證明一次讀寫64個數據比較合適。

  由于SDRAM結構的特殊性,它的讀寫刷新操作需要滿足一定的時序要求,所以需要專門的控制器來維護對SDRAM的操作。圖3是Hynix Electronics公司HY5DV641622AT 的SDRAM的狀態機框圖,該框圖包含SDRAM上電時序、模式寄存器的設置、讀寫控制、預充電和定時刷新等多個環節??刂破鞯木唧w實現可以參考Xillinx或者Altera公司相關文檔和各家DRAM廠商的資料。

Hynix Electronics公司HY5DV641622AT 的SDRAM的狀態機框圖



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