在SOPC上，從狀態(tài)機(jī)的角度，介紹一種SCCB控制核的VHDL設(shè)計(jì)方法。將其設(shè)計(jì)模塊嵌入到FPGA中用于實(shí)現(xiàn)對(duì)SCCB總線的控制。能利用SCCB總線來(lái)完成CMOS圖像傳感芯片OV7649參數(shù)的配置，并配合NIOS軟核處理器的軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)處理系統(tǒng)中圖像的采集與處理。最后給出在QuartusII軟件平臺(tái)中進(jìn)行EDA的綜合結(jié)果與時(shí)序仿真圖。
引言
我們開(kāi)發(fā)的基于SOPC的事故現(xiàn)場(chǎng)處理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像采集，圖像數(shù)據(jù)壓縮，無(wú)線傳輸，以及和遠(yuǎn)端控制中心通過(guò)無(wú)線方式交互數(shù)據(jù)的功能。系統(tǒng)分為5個(gè)部分：圖像采集部分，壓縮存儲(chǔ)部分，無(wú)線傳輸部分，信息顯示部分，遠(yuǎn)端服務(wù)器部分。系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示：
外擴(kuò)存儲(chǔ)SRAM、
FLASH |
圖1 事故現(xiàn)場(chǎng)處理平臺(tái)構(gòu)成框圖
本系統(tǒng)采用了Altera公司的APEX EP20K 200E芯片, 該芯片利用了Altera公司的SOPC――Nios軟核處理器技術(shù)，Nios軟核處理器是一個(gè)基于流水線技術(shù)設(shè)計(jì)的通用RISC微處理器，通過(guò)將包括16或32位高性能處理器在內(nèi)的多種應(yīng)用模塊嵌入到一個(gè)通用的FPGA/CPLD內(nèi)，并針對(duì)Altera公司的可編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想做了相應(yīng)的優(yōu)化，邏輯器件實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完全可重置的嵌入式系統(tǒng)。NIOS最大的優(yōu)點(diǎn)在于它的靈活性，可裁減性，能夠?qū)?SPAN lang=EN-US>CPU和FPGA的優(yōu)點(diǎn)集于一身，真正在FPGA中實(shí)現(xiàn)SOPC。SOPC( System on a Programmable Chip)，即片上可編程系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的SOC設(shè)計(jì)相比，其設(shè)計(jì)更靈活、更便捷，不僅性能、速度、連接具有優(yōu)勢(shì),而且可以縮短上市時(shí)間。
為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖像的采集，必須有效控制SCCB總線來(lái)完成對(duì)CMOS圖像傳感芯片OV7649參數(shù)的配置。SCCB (Serial Camera Control Bus)串行控制總線接口提供簡(jiǎn)單的控制方式，通過(guò)SCCB接口，我們可以對(duì)CMOS圖像傳感芯片OV7649內(nèi)部所有寄存器的值進(jìn)行修改，從而完成對(duì)0V7649的控制。SCCB總線是雙向、兩線或三線（multi-slave）、串行接口標(biāo)準(zhǔn)，具有總線仲裁機(jī)制，非常適合在器件之間進(jìn)行近距離、非經(jīng)常性的數(shù)據(jù)通信。由于本系統(tǒng)中只使用一個(gè)CMOS圖像傳感芯片，故采用兩線SCCB總線機(jī)制。我們沒(méi)有使用傳統(tǒng)的軟件編程實(shí)現(xiàn)SCCB控制的方法，從系統(tǒng)小型化，充分利用FPGA的邏輯資源，提高硬件系統(tǒng)集成度的角度出發(fā)，選定在FPGA內(nèi)自行設(shè)計(jì)SCCB控制核的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)CMOS圖像傳感芯片OV7649參數(shù)的配置。下面著重介紹如何使用VHDL進(jìn)行SCCB總線控制核設(shè)計(jì)。
一、 總體設(shè)計(jì)思想
SIO_C和SIO_D分別為SCCB總線的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線。目前，SCCB總線通信協(xié)議只支持100Kb/s或400Kb/s的傳輸速度，并且支持兩種地址形式：①從設(shè)備地址（ID Address，8bit），分為讀地址和寫(xiě)地址，高7位用于選中芯片， 第0位是讀/寫(xiě)控制位（R/W），決定是對(duì)該芯片進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳎?SPAN lang=EN-US>②內(nèi)部寄存器單元地址（Sub_ Address，8bit），用于決定對(duì)內(nèi)部的哪個(gè)寄存器單元進(jìn)行操作，通常還支持地址單元連續(xù)的多字節(jié)順序讀寫(xiě)操作。SCCB控制總線功能的實(shí)現(xiàn)完全是依靠SIO_C、SIO_D兩條總線上電平的狀態(tài)以及兩者之間的相互配合實(shí)現(xiàn)的。SCCB總線傳輸?shù)膯?dòng)和停止條件如圖2所示：
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