基于fpga的vga图像采集装置的制造方法
【专利摘要】一种基于FPGA的VGA图像采集装置,它具有对对电路进行控制的FPGA电路；VGA图像采集电路，该电路的输出端接FPGA电路的输入端；通信电路，该电路与FPGA电路相连，该装置设计合理、电路简单、集成度高、外围元件少、可重复使用、具有通信接口便于与外围设备通信，可应用于实验室VGA图像采集装置。
【专利说明】
基于FPGA的VGA图像采集装置
技术领域
[0001]本实用新型属于图像通信设备或装置技术领域，具体涉及到基于FPGA的VGA图像采集装置。
【背景技术】
[0002]在生活中，学生经常接触到一些监控装置，这些装置是如何实现采集图像，硬件如何做，采集的原理是什么，如何验证，学生对相关的知识了解的不是太多，同时现用的VGA图像采集实验装置存在下述不足:不利于学生彻底学习VGA图像采集的过程;不具有多种通信接口、及网络连接和管理能力；未能充分锻炼学生的动手能力，扩展学生的视野;未能锻炼学生综合分析，解决问题的能力。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述VGA图像采集装置的不足，提供一种设计合理、电路简单、可靠性高、外围元件少、可重复使用、具有通信接口便于与外围设备通信的基于FPGA的VGA图像采集装置。
[0004]解决上述技术问题采用的技术方案是:它具有:对电路进行控制的FPGA电路;VGA图像采集电路，该电路的输出端接FPGA电路的输入端;通信电路，该电路与FPGA电路相连。
[0005]本实用新型的VGA图像采集电路为:集成电路U4的80脚?87脚、90脚?97脚、57脚?64脚、70脚?77脚、103脚?110脚、113脚?120脚、123脚、124脚、127脚、125脚、126脚、29脚、33脚?31脚依次接集成电路U3的L6脚、C2脚、CI脚、F3脚、D2脚、DI脚、G5脚、F2脚、G2脚、Gl 脚、H2 脚、J2 脚、Jl 脚、K6 脚、BI 脚、L3 脚、L2 脚、LI 脚、K2 脚、N2 脚、NI 脚、K5 脚、L4 脚、Rl 脚、Pl脚、N3脚、P3脚、R3脚、T3脚、T2脚、R4脚、T4脚、N6脚、M6脚、P6脚、M7脚、R5脚、T5脚、R6脚、T6脚、T7脚、L8脚、M8脚、N8脚、P8脚、K9脚、L9脚、M9脚、N9脚、RlO脚、TlO脚、
脚、LlO脚、N12脚、R13脚、T13脚，集成电路U4的20脚接电容C4的一端、5脚接电容C5的一端、13脚接电容C6的一端、45脚接连接器J2的13脚、44脚接连接器J2的14脚、12脚接电容C7的一端、54脚通过电阻Rl 5接地、50脚通过电阻Rl 6接电容C8的一端、24脚接电容C9的一端、2脚接电容ClO的一端，集成电路U4的56脚、102脚、89脚、69脚、98脚、79脚、112脚、122脚接3V电源，集成电路U4的37脚?39脚、10脚、I脚、6脚、7脚、25脚、34脚、22脚、26脚、18脚、21脚、14脚、52脚、48脚、47脚接A3V电源，集成电路U4的地端接地，电容C4的另一端通过电阻R9接地并通过电阻Rl 2接连接器J2的I脚，电容C5的另一端通过电阻RlO接地并通过电阻Rl 3接连接器J2的2脚、电容C6的另一端通过电阻Rll接地并通过电阻R14接连接器J2的3脚，电容C7和电容C9以及电容ClO的另一端接地，电容C8的另一端接A3V电源，连接器J2的10脚、5脚?8脚、16脚、17脚接地;集成电路U4的型号为AD9888。
[0006]本实用新型的FPGA电路为:集成电路U3的El脚、M2脚、Ml脚、E15脚、E16脚、M15脚、M16脚接通信电路，集成电路U3的A7脚接晶振Y2的4脚，集成电路U3的H4脚、J4脚、H3脚、J5脚、H13脚、H12脚、G12脚、J3脚、Hl脚、H14脚、H5脚、F4脚依次接连接器Jl的13脚?2脚，集成电路U3的L6脚、C2脚、Cl脚、F3脚、D2脚、Dl脚、G5脚、F2脚、G2脚、Gl脚、H2脚、J2脚、Jl脚、K6脚、BI脚、L3脚、L2脚、LI脚、Κ2脚、Ν2脚、NI脚、Κ5脚、L4脚、Rl脚、PI脚、Ν3脚、Ρ3脚、R3脚、Τ3脚、Τ2脚、R4脚、Τ4脚、Ν6脚、Μ6脚、Ρ6脚、Μ7脚、R5脚、Τ5脚、R6脚、Τ6脚、Τ7脚、L8脚、Μ8脚、Ν8脚、Ρ8 脚、Κ9 脚、L9 脚、Μ9 脚、Ν9 脚、RlO 脚、TlO 脚、111脚、1?12脚、1(10脚、1^0脚412脚、1?13脚、Τ13脚接VGA图像采集电路，集成电路U3的Kll脚、Κ7脚、J6脚、Hll脚、Η6脚、GlO脚、G9脚、G8脚、G7脚、G6脚、F11脚、F7脚接1.2V电源，集成电路U3的Ν4脚、D13脚、D4脚、NI 3脚接Al.2V电源，集成电路U3的L5脚、F12脚、F5脚、L12脚接2.5V电源，集成电路U3的Ε3脚、G3脚、Κ3脚、M3脚、Ρ4 脚、Ρ7 脚、Tl 脚、PlO 脚、Ρ13 脚、Τ16 脚、Κ14 脚、Μ14 脚、Ε14 脚、G14 脚、Α16 脚、ClO 脚、C13脚、Al脚、C4脚、C7脚接3V电源，集成电路U3的Ml 2脚、Ε5脚、E12脚、Μ5脚、Η7脚、Η8脚、Η9脚、HlO 脚、J7 脚、】11脚、1(8脚、82脚、815脚、05脚44脚413脚、64脚、613脚、1(4脚、1(13脚、]\14脚、Μ13脚、Ν7脚、NlO脚、Ρ5脚、Ρ12脚、R2脚、R15脚、Ε2脚、Η16脚、Η15脚、FlO脚、F6脚、JlO脚、J9脚、J8脚、D1脚、D7脚、Cl 2脚接地，晶振Υ2的I脚接3V电源、3脚接地，连接器JI的I脚接地;集成电路U3的型号为EP4CE15F17C8，晶振Υ2的型号为JHY50M。
[0007]由于本实用新型采用集成电路U3作为FPGA芯片，初始化后，系统在产生图像采集的控制逻辑的同时产生串口通信控制逻辑，信号连接器J2输入经过集成电路U4的数据处理，将模拟的RGB信号转换为数字RGB信号，输入到集成电路U3，当外围以太网设备需要采集图像数据时，信号从通信电路输入到FPGA电路，集成电路U3处理接收到的数据并开始采集一帧图像数据，集成电路U3将图像数据输入到通信电路，集成电路Ul为协议转换芯片，将串口通信转换为以太网通信，该装置设计合理、电路简单、集成度高、外围元件少、可重复使用、具有通信接口便于与外围设备通信，可应用于实验室VGA图像采集装置。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型电气原理方框图。
[0009]图2是图1中FPGA电路的电子线路原理图。
[0010]图3是图1中通信电路的电子线路原理图。
[0011]图4是图1中VGA图像采集电路的电子线路原理图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。
[0013]实施例1
[0014]在图1中，本实用新型基于FPGA的VGA图像采集装置由FPGA电路、VGA图像采集电路、通信电路连接构成，VGA图像采集电路的输出端接FPGA电路的输入端，FPGA电路与通信电路相连。
[0015]在图2中，本实施例的FPGA电路由集成电路U3、晶振Υ2、连接器JI连接构成，集成电路U3的型号为EP4CE15F17C8，晶振Υ2的型号为JHY50M。集成电路U3的El脚、M2脚、Ml脚、Ε15脚、E16脚、M15脚、Ml 6脚接通信电路，集成电路U3的A7脚接晶振Y2的4脚，集成电路U3的H4脚、J4脚、H3脚、J5脚、H13脚、H12脚、G12脚、J3脚、Hl脚、H14脚、H5脚、F4脚依次接连接器Jl的13脚?2脚，集成电路U3的L6脚、C2脚、CI脚、F3脚、D2脚、DI脚、G5脚、F2脚、G2脚、GI脚、H2脚、J2脚、JI脚、K6脚、BI脚、L3脚、L2脚、LI脚、K2脚、N2脚、NI脚、K5脚、L4脚、Rl脚、PI脚、N3脚、P3脚、R3脚、T3脚、T2脚、R4脚、T4脚、N6脚、M6脚、P6脚、M7脚、R5脚、T5脚、R6脚、T6脚、T7脚、L8脚、M8脚、N8脚、P8脚、K9脚、L9脚、M9脚、N9脚、Rl O脚、T1脚、T11 脚、Rl 2脚、K1脚、L1脚、NI 2脚、Rl 3脚、T13脚接VGA图像采集电路，集成电路U3的Kl I脚、K7脚、J6脚、Hl I脚、H6脚、GlO脚、G9脚、G8脚、G7脚、G6脚、Fll脚、F7脚接1.2V电源，集成电路U3的N4脚、D13脚、D4脚、N13脚接A1.2V电源，集成电路U3的L5脚、F12脚、F5脚、L12脚接2.5V电源，集成电路U3的E3脚、G3 脚、K3 脚、M3 脚、P4 脚、P7 脚、Tl 脚、PlO 脚、P13 脚、T16 脚、K14 脚、M14 脚、E14 脚、G14 脚、A16脚、ClO脚、C13脚、Al脚、C4脚、C7脚接3V电源，集成电路U3的M12脚、E5脚、E12脚、M5脚、H7脚、H8 脚、H9 脚、HlO 脚、J7 脚、】11脚、1(8脚、82脚、815脚、〔5脚44脚413脚、64脚、613脚、1(4脚、K13 脚、M4 脚、M13 脚、N7 脚、NlO 脚、P5 脚、P12 脚、R2 脚、R15 脚、E2 脚、H16 脚、H15 脚、FlO 脚、F6脚、J1脚、J9脚、J8脚、D1脚、D7脚、Cl 2脚接地，晶振Y2的I脚接3V电源、3脚接地，连接器Jl的I脚接地。
[0016]在图3中，本实施例的通信电路由集成电路Ul、集成电路U2、电阻Rl?电阻R8、电容Cl?电容C3、晶振YI连接构成，集成电路Ul的型号为CH395Q、集成电路U2的型号为HR911105A。集成电路Ul的62脚?57脚依次接集成电路U3的El脚、M2脚、Ml脚、E15脚、E16脚、M15脚、M16脚，集成电路Ul的36脚接电容Cl的一端、10脚接电阻R6的一端和晶振Yl的一端以及电容C2的一端、11脚接电阻R6的另一端和晶振Yl的另一端以及电容C3的一端、5脚通过电阻Rl接3V电源、和集成电路U2的6脚、4脚通过电阻R2接3V电源和集成电路U2的3脚、8脚通过电阻R3接3V电源和集成电路U2的2脚、7脚通过电阻R4接3V电源和集成电路U2的I脚、52脚接集成电路U2的11脚和1脚、I脚通过电阻R8接地，集成电路Ul的21脚、29脚、42脚、45脚、63脚、2脚、12脚、17脚、40脚接3V电源，集成电路U2的6脚、19脚、28脚、43脚、54脚、64脚接1.8V电源，集成电路Ul的3脚、9脚、13脚、18脚、20脚、37脚、41脚、44脚、48脚接地，集成电路U2的5脚和4脚接3V电源、8脚接地。
[0017]在图4中，本实施例的VGA图像采集电路由集成电路U4、电阻R9?电阻R16、电容C4?电容C10、连接器J2连接构成，集成电路U4的型号为AD9888。集成电路U4的80脚?87脚、90脚?97脚、57脚?64脚、70脚?77脚、103脚?110脚、113脚?120脚、123脚、124脚、127脚、125脚、126脚、29脚、33脚?31脚依次接集成电路U3的L6脚、C2脚、Cl脚、F3脚、D2脚、Dl脚、G5脚、F2脚、G2脚、GI脚、H2脚、J2脚、JI脚、K6脚、BI脚、L3脚、L2脚、LI脚、K2脚、N2脚、NI脚、K5脚、L4脚、Rl脚、Pl脚、N3脚、P3脚、R3脚、T3脚、T2脚、R4脚、T4脚、N6脚、M6脚、P6脚、M7脚、R5脚、T5脚、R6脚、T6脚、T7脚、L8脚、M8脚、N8脚、P8脚、K9脚、L9脚、M9脚、N9脚、RlO脚、TlO脚、Tll脚、R12脚、KlO脚、LlO脚、N12脚、R13脚、T13脚，集成电路U4的20脚接电容C4的一端、5脚接电容C5的一端、13脚接电容C6的一端、45脚接连接器J2的13脚、44脚接连接器J2的14脚、12脚接电容C7的一端、54脚通过电阻R15接地、50脚通过电阻R16接电容C8的一端、24脚接电容C9的一端、2脚接电容ClO的一端，集成电路U4的56脚、102脚、89脚、69脚、98脚、79脚、112脚、122脚接3V电源，集成电路U4的37脚?39脚、10脚、I脚、6脚、7脚、25脚、34脚、22脚、26脚、18脚、21脚、14脚、52脚、48脚、47脚接A3V电源，集成电路U4的地端接地，电容C4的另一端通过电阻R9接地并通过电阻R12接连接器J2的I脚，电容C5的另一端通过电阻RlO接地并通过电阻R13接连接器J2的2脚、电容C6的另一端通过电阻Rll接地并通过电阻R14接连接器J2的3脚，电容C7和电容C9以及电容Cl O的另一端接地，电容C8的另一端接A3V电源，连接器J2的1脚、5脚?8脚、16脚、17脚接地。
[0018]本实用新型的工作原理如下:
[0019]系统上电，集成电路U3开始初始化，系统在产生图像采集的控制逻辑的同时产生串口通信控制逻辑。
[0020]模拟的RGB信号从连接器J2的2脚、3脚、I脚输出，经过电阻R12?电阻R14、电容C4?电容C6，输入到集成电路U4的5脚、13脚、20脚。行频信号从连接器J2的13脚输出，输入到集成电路U4 45脚，行频信号从连接器J2的14脚输出，输入到集成电路U4的44脚。集成电路U4是视频处理芯片，将模拟的RGB视频数据转化成数字RGB数据。经过集成电路U4的数据处理，控制信号从集成电路U4的123脚?127脚输出，输入到集成电路U3的RlO脚、TlO脚、Tll脚、R12脚、T12脚;数据信号从集成电路U4的80脚?87脚、90脚?97脚、57脚?64脚、70脚?77脚、103脚?110脚、113脚?120脚输出，输入到集成电路U3的L6脚、C2脚、Cl脚、F3脚、D2脚、DI脚、G5脚、F2脚、G2脚、GI脚、H2脚、J2脚、JI脚、K6脚、BI脚、L3脚、L2脚、LI脚、K2脚、N2脚、NI脚、K5脚、L4脚、Rl脚、Pl脚、N3脚、P3脚、R3脚、T3脚、T2脚、R4脚、T4脚、N6脚、M6脚、P6脚、M7脚、R5脚、T5脚、R6脚、T6脚、T7脚、L8脚、M8脚、N8脚、P8脚、K9脚、L9脚、M9脚。
[0021]当外围以太网设备需要采集图像数据时，信号从集成电路U2的J3脚、J6脚输入，从集成电路U2的3脚、6脚输出，输入到集成电路Ul的4脚、5脚，经过集成电路Ul内部处理，数据从集成电路Ul的5 7脚输出，输入到集成电路U3的Ml6脚。由集成电路U3内部的串口控制逻辑，集成电路U3开始对接收到的数据处理。与此同时，集成电路U3开始采集一帧图像数据。然后，网络通信控制逻辑，将图像数据从集成电路U3的M15脚输出，输入到集成电路Ul的58脚，Ul是协议转换芯片，将串口通信转化成以太网通信。
[0022]经过集成电路Ul的内部处理，图像数据从集成电路Ul的7脚、8脚输入到集成电路U2的I脚、2脚，电平变化后的信号从集成电路U2的JI脚、J2脚输出。
【主权项】
1.一种基于FPGA的VGA图像采集装置，其特征在于它具有: 对电路进行控制的FPGA电路； VGA图像采集电路，该电路的输出端接FPGA电路的输入端； 通信电路，该电路与FPGA电路相连。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的VGA图像采集装置，其特征在于所述的VGA图像采集电路为:集成电路U4的80脚?87脚、90脚?97脚、57脚?64脚、70脚?77脚、103脚?110脚、113脚?120脚、123脚、124脚、127脚、125脚、126脚、29脚、33脚?31脚依次接集成电路U3的L6脚、C2脚、Cl脚、F3脚、D2脚、Dl脚、G5脚、F2脚、G2脚、Gl脚、H2脚、J2脚、Jl脚、K6脚、BI脚、L3脚、L2脚、LI 脚、K2脚、N2脚、NI 脚、K5脚、L4脚、Rl 脚、PI 脚、N3脚、P3脚、R3脚、T3脚、T2脚、R4脚、T4脚、N6脚、M6脚、P6脚、M7脚、R5脚、T5脚、R6脚、T6脚、T7脚、L8脚、M8脚、N8脚、P8脚、K9脚、L9 脚、M9 脚、N9 脚、RlO 脚、TlO 脚、Tll 脚、R12 脚、KlO 脚、LlO 脚、N12 脚、R13 脚、T13 脚，集成电路U4的20脚接电容C4的一端、5脚接电容C5的一端、13脚接电容C6的一端、45脚接连接器J2的13脚、44脚接连接器J2的14脚、12脚接电容C7的一端、54脚通过电阻Rl 5接地、50脚通过电阻R16接电容C8的一端、24脚接电容C9的一端、2脚接电容ClO的一端，集成电路U4的56脚、102脚、89脚、69脚、98脚、79脚、112脚、122脚接3V电源，集成电路U4的37脚?39脚、10脚、I脚、6脚、7脚、25脚、34脚、22脚、26脚、18脚、21脚、14脚、52脚、48脚、47脚接A3V电源，集成电路U4的地端接地，电容C4的另一端通过电阻R9接地并通过电阻Rl 2接连接器J2的I脚，电容C5的另一端通过电阻RlO接地并通过电阻R13接连接器J2的2脚、电容C6的另一端通过电阻Rl I接地并通过电阻R14接连接器J2的3脚，电容C7和电容C9以及电容ClO的另一端接地，电容C8的另一端接A3V电源，连接器J2的1脚、5脚?8脚、16脚、17脚接地;集成电路U4的型号为AD9888。3.根据权利要求1所述的基于FPGA的VGA图像采集装置，其特征在于所述的FPGA电路为:集成电路U3的EI脚、M2脚、Ml脚、E15脚、E16脚、Ml 5脚、M16脚接通信电路，集成电路U3的A7脚接晶振Y2的4脚，集成电路U3的H4脚、J4脚、H3脚、J5脚、Hl 3脚、Hl 2脚、Gl 2脚、J3脚、Hl脚、H14脚、H5脚、F4脚依次接连接器Jl的13脚?2脚，集成电路U3的L6脚、C2脚、Cl脚、F3脚、D2 脚、DI 脚、G5脚、F2脚、G2 脚、GI 脚、H2脚、J2脚、JI 脚、K6 脚、BI 脚、L3脚、L2脚、LI 脚、K2 脚、N2脚、NI脚、K5脚、L4脚、Rl脚、Pl脚、N3脚、P3脚、R3脚、T3脚、T2脚、R4脚、T4脚、N6脚、M6脚、P6脚、M7 脚、R5 脚、T5 脚、R6 脚、T6 脚、T7 脚、L8 脚、M8 脚、N8 脚、P8 脚、K9 脚、L9 脚、M9 脚、N9 脚、RlO脚、TlO脚、Tll脚、R12脚、KlO脚、LlO脚、N12脚、R13脚、T13脚接VGA图像采集电路，集成电路U3的1(11脚、1(7脚、邛脚、!111脚、!16脚、610脚、69脚、68脚、67脚、66脚、？11脚小7脚接1.2￥电源，集成电路U3的N4脚、D13脚、D4脚、NI 3脚接A1.2V电源，集成电路U3的L5脚、F12脚、F5脚、L12脚接2.5V电源，集成电路U3的E3脚、G3脚、K3脚、M3脚、P4脚、P7脚、Tl脚、PlO脚、P13脚、T16脚、K14脚、M14脚、E14脚、G14脚、A16脚、ClO脚、C13脚、Al脚、C4脚、C7脚接3V电源，集成电路U3 的Ml 2脚、E5脚、E12脚、M5脚、H7脚、H8脚、H9脚、Hl O脚、J7脚、Jl I 脚、K8脚、B2脚、B15脚、C5 脚、E4 脚、E13 脚、G4 脚、G13 脚、K4 脚、K13 脚、M4 脚、M13 脚、N7 脚、NlO 脚、P5 脚、P12 脚、R2 脚、R15脚、E2脚、H16脚、H15脚、FlO脚、F6脚、JlO脚、J9脚、J8脚、DlO脚、D7脚、C12脚接地，晶振Y2的I脚接3V电源、3脚接地，连接器JI的I脚接地;集成电路U3的型号为EP4CE15F17C8，晶振Y2的型号为JHY50M。
【文档编号】H04N7/18GK205596241SQ201620302259
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】王晶, 张菁, 敦敏
【申请人】榆林学院