采用LATTICE的XP系列芯片實(shí)現(xiàn)FPGA的自動(dòng)白平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一、軟件介紹

本系統(tǒng)采用了LATTICE的XP系列芯片，所用軟件為splever7.0，應(yīng)用本軟件有一個(gè)新加功能，可以用FPGA的底層資源生成一個(gè)簡(jiǎn)單CPU的框架，并且在軟件的庫(kù)里邊，有很多的模塊可以調(diào)用，例如GPIO接口，I2C接口等。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用的是I2C接口。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

圖1 系統(tǒng)框圖

本系統(tǒng)（系統(tǒng)框圖如圖1）是采用FPGA進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算。從cmos傳感器出來的數(shù)字信號(hào)首先經(jīng)過白平衡處理模塊，在這個(gè)模塊中，需要對(duì)圖象中的R、G、B的分量分別進(jìn)行計(jì)算，求出他們各自的均值。一般情況下，只有當(dāng)他們各自的均值為128或者129的時(shí)候，我們可以認(rèn)為圖象達(dá)到了白平衡的狀態(tài)，當(dāng)然有一個(gè)前提就是要對(duì)一個(gè)白色的背景取圖。如果他們的均值不相等，或者沒有達(dá)到128或者129的值時(shí)，給I2C模塊一個(gè)信號(hào)，使之對(duì)傳感器的顏色分量寄存器進(jìn)行設(shè)置，直到完全為我們所期待的數(shù)值為止。

三、部分程序和接口

module send（ reset_n，

clk，

vsync，

href，

data_in，

data_out）；

input reset_n；

//系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)

input clk；

//系統(tǒng)時(shí)鐘

input vsync；

//廠信號(hào)

input href；

//行信號(hào)

input ［9:0］data_in；

//圖象數(shù)據(jù)

output ［29:0］data_out；//色彩分量均值

reg ［25:0］count_r；

always@（negedge clk or posedge posevsync）begin

if（posevsync）

count_r 《= 26‘h00000000；

else begin

if（hs_count》=10’d129&&hs_count《=10‘d640）

begin

if（（pixcount》=11’d384&&pixcount《=11‘d895）&&row_odd_href）

begin

if（！row_odd_pix）

count_r 《= count_r + data_in；

else

count_r 《= count_r；

end

else

count_r 《= count_r；

end

else

count_r 《= count_r；

end

end

reg ［26:0］count_g；

always@（negedge clk or posedge posevsync）begin

if（posevsync）

count_g 《= 27’h00000000；

else begin

if（hs_count》=10‘d129&&hs_count《=10’d640）

begin

if（pixcount》=11‘d384&&pixcount《=11’d895）

begin

if（row_odd_href）

begin

if（row_odd_pix）

count_g 《= count_g + data_in；

else

count_g 《= count_g；

end

else begin

if（！row_odd_pix）

count_g 《= count_g + data_in；

else

count_g 《= count_g；

end

end

else

count_g 《= count_g；

end

else

count_g 《= count_g；

end

end

reg ［25:0］count_b；

always@（negedge clk or posedge posevsync）begin

if（posevsync）

count_b 《= 26‘h00000000；

else begin

if（hs_count》=10’d129&&hs_count《=10‘d640）

begin

if（（pixcount》=11’d384&&pixcount《=11‘d895）&&（！row_odd_href））

begin

if（row_odd_pix）

count_b 《= count_b + data_in；

else

count_b 《= count_b；

end

else

count_b 《= count_b；

end

else

count_b 《= count_b；

end

end

reg ［29:0］data_out；

always@（negedge vsync or negedge reset_n）begin

if（！reset_n）

data_out 《= 30’h0000000000；

else

data_out

《= {count_r［25:16］， count_g［26:17］， count_b［25:16］}；

end

四、仿真圖形

系統(tǒng)的總體仿真圖如圖2

圖2 系統(tǒng)仿真圖

五、結(jié)論

采用FPGA對(duì)自動(dòng)白平衡進(jìn)行運(yùn)算的一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是所有的操作都是實(shí)時(shí)進(jìn)行，不需要先緩存一整張圖象，所以中間沒有延時(shí)，不僅運(yùn)算速度快，而且圖像的相質(zhì)還可以得到很好的改良。