視頻采集中DMA控制的流橫式接口設(shè)計

2 SoPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖3所示，SoPC系統(tǒng)以32位Nios II處理器為核心，將所有的接口模塊集成到一塊FPGA內(nèi)。其中，多口SDRAM控制器作為一個自定制外設(shè)與其他通用外設(shè)(DMA控制器、SRAM控制器、Flash接口等)一同掛在Avalon總線上，并與圖像采集模塊、VGA顯示控制模塊以及12C通信模塊等一起構(gòu)成SoPC視頻采集系統(tǒng)。本設(shè)計中，片外SDRAM容量較大，作為視頻數(shù)據(jù)源緩沖區(qū)以及顯示緩沖區(qū)；片外SRAM速度快但資源有限，可用于視頻處理緩沖區(qū)。從SDRAM(數(shù)據(jù)源)到SRAM(處理緩沖區(qū))以及從SRAM(處理緩沖區(qū))到SDRAM(顯示緩沖區(qū))的傳輸，則由DMAC采用流模式的方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的搬運。

3 流模式接口的設(shè)計
(1)四口SDRAM控制器
本系統(tǒng)采用片外SDRAM作為幀緩沖區(qū)，而對SDRAM使用的關(guān)鍵在于其控制接口的設(shè)計。在SoPCBuilder集成開發(fā)軟件中，可直接使用系統(tǒng)元件庫提供的單口SDRAM控制器，但是該控制器IP核無法滿足采集、傳輸和顯示同時進行的要求。因此，自定制了一個四口SDRAM控制器。如圖4所示，該四口SDRAM控制器中的2個端口用于流模式的讀和寫，另外2個端口一個作為圖像數(shù)據(jù)源輸入，還有一個作為VGA顯示輸出。

由于數(shù)據(jù)采集、VGA監(jiān)控、流模式傳輸數(shù)據(jù)流速度與SDRAM控制器存取不匹配，因此，對于這四口中的任何一個口，都用FIFO來對數(shù)據(jù)進行緩沖，以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的同步而不至于錯位。而每個FIFO都有個水位檢測器，當(dāng)水位到半滿時根據(jù)仲裁電路判斷的優(yōu)先級啟用SDRAM讀寫命令，以100 MHz(系統(tǒng)時鐘頻率50 MHz)的頻率根據(jù)用戶給定的地址信號進行批量數(shù)據(jù)的存取，從而滿足了四口并用的要求。該SDRAM控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示。