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基于NiosII的嵌入式标清高清视觉检测系统的设计
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论文导读：系统硬件分为：高清图像采集板、NiosII核心板、单片机接口板三部分。软件由NiosII和单片机软件组成。方案一用工业用高清镜头采集影像，再对模拟视频解码，得到高清视频数据。本系统最终应用为嵌入式，要尽量缩减整机体积，用ISSIIS61WV102416BLL-10TI，1Mx16Bit高速SRAM作为系统数据处理空间，用SAMSUNGK4S641632H-TC75，1Mx16Bitx4Bank高速SDRAM作为程序空间，另外配置串行加密芯片AtmelAT88SC0104C，作为对知识产权的保护。
关键词：NiosII，嵌入式，高清，视觉，单片机
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总体结构
系统硬件分为：高清图像采集板、NiosII核心板、单片机接口板三部分。软件由NiosII和单片机软件组成。考虑到程序的标准化、可移植性，NiosII程序和单片机程序都使用标准C编写。
高清图像采集
方案一用工业用高清镜头采集影像，再对模拟视频解码，得到高清视频数据。解码芯片可选AD的ADV7181C，10位集成多格式标清高清视频解码器，四个10位ADC采样速率最高110MHz，支持720p/1080i高清分量，最高对1024x768、70Hz（XGA）RGB图形进行数字化处理。科技论文。或TITVP5150AM1，超低功耗优化架构，工作状态下功耗仅为113mW，只需一个晶振就能支持所有标准，可通过I2C对亮度、对比度、饱和度、色调、锐度等控制，功能强大使用方便。或飞利浦SAA7114H，该芯片最多允许6个复合视频输入，显示比例调整分辨率调整,解码精度高支持视频窗口缩放。科技论文。此方案成本高体积大。
方案二用高清图像传感器采集，直接输出高清图像数据。从芯片的性能指标、价格供货、技术支持、开发难易程度等方面考虑，Omni公司的OV9712芯片较为合适。该传感器为1/4”标清高清CMOS图像传感器，像素尺寸3.0um，内置OmniPixel3-HS技术，可提供WXGA（1280X800）分辨率、640x480、HD720p三种格式图像，10bit彩色rawRGB并行图像数据输出，PLL锁相环，高信噪比图像质量，镜头校正，画面缺陷补偿。该方案成本百元左右，硬件简单性能稳定，符合实际要求。
设计OV9712采集电路时，要使用独立电源，电路板上尽量减小信号线长度及避免上下层平行布线，电源芯片放在板子外侧。外围器件尽量以OV9712要求参数一致，电路中模拟地与数字地分开走线最后汇集一点。OV9712有效图像传感区域不在芯片中间位置，而是偏右偏上，为了使目标图像能处于画面中心，绘制电路板时要注意调整芯片位置，具体尺寸参见OV9712器件手册。
Nios核心板
FPGA芯片选型比较如下：
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Xilinx
Altera
DSP
多达2016个DSP48slice，最高1000GMAC/s处理性能，38MB内部专用RAM
28nm高效实时浮点高精度可调功能，18位DSP结构，1840GMAC/s处理能力，内嵌式HardCopy模块和集成硬IP核
功耗
40nm工艺，功耗降低50％到30％
65到28nm工艺结构，功耗较前代降低50％
速度
2种11-Gbps串行收发器
28-Gbps收发器，超带宽超高性能40G/100G/400G应用
MatlabSimulink
ISESystemGenaratorforDSP高级工具，Matab/Simulink高级建模，自动代码生成
Simulink/DSPBuilder快速简单高效易用，产生代码效率可与手工媲美，高性能DSPBuilder模块
IP库
免费提供滤波器、构建模块、变换、相关器、三角函数、调制解调、压缩库选购：图像处理、视频转换器
免费使用滤波、调制解调、变换、加解密、相关、检查纠错、图像和视频处理、语音和音频处理、运算、信号产生、同步等
根据上表比较结果及系统要求，选择AlteraFPGA较为合适。科技论文。
设计NiosII电路与设计通用FPGA电路有所不同，在设计时要考虑到在使用SOPCBuilder里器件模块时，要按照模块的接口要求和管脚定义构建系统，并且根据SOPCBuilder系统的搭建来绘制原理图，制做电路板。本系统最终应用为嵌入式，要尽量缩减整机体积，用ISSIIS61WV102416BLL-10TI，1Mx16Bit高速SRAM作为系统数据处理空间，用SAMSUNGK4S641632H-TC75，1Mx16Bitx4Bank高速SDRAM作为程序空间，另外配置串行加密芯片AtmelAT88SC0104C，作为对知识产权的保护。
单片机接口板
单片机的比较如下：
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STC宏晶
Microchip
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