基于FPGA的线阵CCD子图像提取模块的设计与仿真( 二 ) _知识百科

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子图像提取模块输出的子图像有256 个像素，在FPGA 内部通过寄存器暂存上一个输出的子图像；当更新RAM 区的某个像素时，把16X16 的滑动窗口向右移动一列像素的位置，把滑动窗口内的数据作为输出，就可以得到新的子图像。
2 设计仿真
在本文的设计仿真中，由于用到图像文件的解析和图像显示，因此借助MATLAB 和Modelsim 软件，通过文件读写的方式实现的联合仿真，可使仿真处理更加便捷和直观。其中， MATLAB 用来把图像文件转换为输入的像素，以及显示输出的子图像；Modelsim 用来仿真和验证FPGA 设计是否正确。
本文使用MATLAB 和Modelsim 进行联合仿真，主要有以下三个步骤。第一步，在MATLAB 中编写m 文件，读取bmp 位图文件并把像素数据写入文件datain.txt 中，作为ModelSim仿真的输入激励信号。第二步，在ModelSim 中，用VHDL 编写Testbench 测试文件，读取datain.txt 文件，产生与CCD_CLK 同步的像素信号；编写DO 文件进行自动化仿真，再把仿真输出的子图像数据保存在dataout.txt 文件中。第三步，在MATLAB 中编写m 文件，解析dataout.txt 文件，依次显示为16×16 的黑白图片序列，确定仿真结果是否正确。本设计仿真输入的图像及输出的子图像序列，如图5 所示。从仿真结果可知，设计方法是正确的，仿真结果符合设计功能的要求。

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3 结束语
应用线阵CCD 图像传感器进行产品检测时，连续、高速地输出子图像序列是必不可少的重要环节，采用FPGA 实现子图像序列的提取和输出，有多种不同的设计方法。本文采用“图像转置缓冲区”和状态机的方式，来实现系统所要求的子图像提取和输出的功能，并用MATLAB 和ModelSim 工具软件对设计进行了联合仿真，该方法具有FPGA 资源占用少、结构简单、高速处理，以及便捷和直观的特点，对其他类似的FPGA 设计项目有很好的参考作用。