注：本博文的工程文件位于：

對于集FPGA和ARM于一體的Zynq系列平臺來說，圖像處理是Zynq平臺主要的應用方向之一。圖像采集部分是圖像處理系統的重要組成部分，它通過圖像傳感器將外部的圖像信息采集進來，轉換為數字信號存儲到系統的幀存儲器中。目前在工業圖像采集領域，人們常用的兩種圖像傳感器為CCD與CMOS圖像傳感器。CCD一般輸出帶制式的模擬信號，需要經過視頻解碼器得到數字信號才能傳入控制器中，而CMOS圖像傳感器直接輸出數字信號，可以直接與控制器進行連接。隨著集成電路設計技術和工藝水平的提高，CMOS圖像傳感器像素單元的數量和采集速度都不斷增大。由于CMOS器件的高速性，近年來，越來越多的高速圖像采集系統采用CMOS圖像傳感器作為圖像采集器件。

常用CMOS傳感器品牌以及選擇：

Sony: 日產CMOS，高靈敏度和低噪聲，偏重于攝影拍照，但開發的參考資料比較少；
Aptina：CMOS系統按拍照架構設計，開發流程較為繁瑣，且價格偏高，成像品質性價比略高；
OmniVision：CMOS系統架構最適合圖像采集，開發資料較充足，各系列間兼容性好。

數字圖像采集平臺架構如圖所示。系統通過CMOS傳感器OV7725將圖像高速采集進Zedboard并存儲到BRAM，然后通過VGA控制模塊將圖像顯示出來。

我們要在Vivado中實現以下功能：
l 驅動CMOS圖像傳感器OV7725，實現圖像采集；
l 將圖像存放到Block Ram中；
l 圖像的VGA顯示；

該實例將會涉及CMOS傳感器的接口及驅動、CMOS圖像傳感器的寄存器參數配置、BRAM存放策略等方面。

1.OV7725的引腳以及驅動
OV7725的引腳很多，但本系統中用到的OV7725模塊只包含以下一些引腳：
D0~D9： CMOS輸出的10位數據口.本實例只用到D2~D9。
RESET： CMOS輸入信號，復位引腳，低電平有效。本實例將其置空
PWDN： CMOS輸入信號，休眠模式選擇，0為正常模式，1為休眠模式。本實例將其置空
PCLK： CMOS輸出的像素時鐘
XCLK： CMOS輸入的時鐘信號，本實例采用25MHz。
HREF： CMOS輸出的行同步信號
VSYNC： CMOS輸出的幀同步信號
SIOC： CMOS寄存器的IIC時鐘輸入
SIOD： CMOS寄存器的IIC數據輸入/輸出

因為用到的引腳數量并不多，因此我們選擇用Zedboard上JA，JB兩組Pmod接口與OV7725模塊相連。OV7725的驅動包含兩個操作：1.配置寄存器 2.根據傳入的時序信號（PCLK，HREF，VSYNC），對傳入數據進行拼接，組合成RGB像素。

n 配置寄存器

OV7725的正常工作需要寄存器的正確配置。寄存器的配置遵從IIC協議，在PL提供的IIC時鐘驅使下，向不同功能的寄存器地址寫入數據。本實例構建了一個IIC的主模塊，寄存器配置指令只需要兩條即可：
0x1100;//11為CLKRC寄存器，設置為00值，采用內部時鐘
0x1206;//分辨率設置為VGA 640x480，像素輸出格式設置為RGB565

n 拼接數據得到像素RGB565

OV7725像素格式為RGB565時，時序圖如下：

當幀同步信號VSYNC出現有效邊沿之后，在HREF為高電平時，第一個PCLK上升沿讀取第一個byte（D7~D0）。此時要注意，這個byte并不代表第一個像素，而是第一個像素的R[4:0]以及G[5:3],第二個PCLK上升沿讀取的byte則是第一個像素的G[2:0]以及B[4:0]。當第二個PCLK上升沿到來時，將這兩個byte組合成一個完整的像素，就得到了第一個像素。以此類推，采集一行數據（640x2個數據），就得到640個像素值。當采集完480行的時候，就完成了一幀數據的采集。

由OV7725的VGA時序可知，每一行有效時間為640x2個pclk，無效時間為144x2個pclk，每一行花費時間為784x2個PCLK時鐘；而每一幀總行數是510（有效行數是480）；因此采集一幀數據的時間是784*510x2個pclk的時間。

2.幀緩存(FrameBuffer)的實現

為了方便進行顯示，以及后續的圖像處理，需要存儲采集的圖像。在vavado的IP catalog界面，在search 欄輸入block mem,下方ip列表會顯示出block memorygenerator,如圖所示：