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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳冠宇
研究生(外文):陳冠宇
論文名稱:利用VHDL實現嵌入式彩色視訊處理器
論文名稱(外文):Implementation of an Embedded Color Video Processor Using VHDL
指導教授:鄭慕德
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:VHDLFPGA
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隨著多媒體視訊的蓬勃發展,視訊方面的應用也就越來越廣泛,如:視訊電話、電子書、數位相機等,如果能將圖像顯示在顯示器(VGA、TV)上,將會更便利,而大眾的接受度也較高。在本論文中,我們利用VHDL來實現一個彩色視訊處理器,目的將記憶體中的圖片讀出,把系統中欲顯示的圖片顯示在顯示器上,此外,透過介面電路的按鍵,選擇圖形放大、縮小、旋轉、圖形移動的功能。其中功能部份,本論文也是以硬體描述語言(VHDL)合成功能,取代一般必須由上層的中央處理器做影像處理,可以減少硬體資源的損耗,提高系統工作效能。實作部分以VHDL 設計Behavioral Model,再進行RTL(Register Transfer Level)設計,然後經過合成與佈局及繞線,最後燒錄至場可程式閘陣列(FPGA)中。最後所完成之晶片最高工作頻率為30 MHz。

With the vigorous development of video multimedia,applications of the video domain will become popular like video telephone,e-book,digital camera.It’s convenient if we display pictures on monitor (VGA,TV) and people in public were used to it.In this thesis,we implement color video processor with VHDL in order to read data from memory and display a picture on monitor as desired on system.Furthermore ,we can choose functions to make a picture magnify,reduce,rotate and if we move the cursor to make invisible become visible.We also synthesize function module with VHDL,and replace the traditional image process handled with CPU in my investigation.By the way,we can reduce the loss of hardware resources and enhance the efficiency.One development process started with a behavioral model written inVHDL.After compilation and simulation,the behavioral model was refined into a synthesizable RTL model.Following the placement and routing of the netlist with the Altera’s Maxplus2 FPGA software,an FPGA was finally programmed.From the simulation result,it shows that the chip can operate up to 30MHz.

第一章 緒論 1
1-1 動機與目的 1
1-2 論文貢獻 2
1-3 論文編排方式 3
第二章 相關背景知識 4
2-1色彩空間簡介 4
2-1-1 RGB色彩空間 4
2-2 Bmp(Bitmap)的標準 5
2-2-1 Bmp的色彩格式 5
2-2-2 Bmp的檔案格式 6
2-2-3 調色盤的資訊與圖形的資料 7
2-3 FPGA介紹 8
2-3-1 ASIC分類 8
2-3-2 FPGA邏輯元件 9
2-3-3 Altera EPF10K20 10
2-4嵌入式系統 10
第三章 彩色視訊處理器之設計 12
3-1 發展環境 12
3-2 彩色視訊處理器及其週邊之系統架構 12
3-3 彩色視訊處理器的動作 13
3-4 彩色視訊處理器之外部設計 14
3-4-1圖檔取樣 14
3-4-2 8051與PC端通訊 15
3-4-3記憶體控制器 16
3-4-4 8051與SRAM的記憶體配置 16
3-4-5記憶體之配置 17
3-5 系統效能的提昇 18
3-6 彩色視訊處理器之內部設計 20
3-6-1 CRT顯示的訊號 20
3-6-2 VGA TIMING 22
3-5-3解析度的控制 23
3-6 彩色視訊處理器的整體狀態流程設計 23
3-7 視訊解碼器(D/A) 27
第四章 彩色視訊處理器之硬體實作 28
4-1 設計流程 28
4-2 邏輯編譯(Compilation)與合成(Synthesis)結果 29
4-3 模擬結果 30
4-3-1 RTL模擬結果 30
4-3-2 電路佈局(Layout) 34
4-3-3 Post Layout模擬結果 35
4-4 FPGA驗證 39
4-5 視訊處理器的展示 40
第五章 結論與未來發展 44
5-1 結論 44
5-2 未來發展 44
參考文獻 45
附錄 A 47
附錄 B 50

[1]George A. Alexander, “Color Reroduction: Theory and Practice,old and New”, The Seybold Report on Desktop Publishing, Sept.20,1989.
[2]K.R.RAO,J.J.HWANG,”Techniques and Standards for Image,Video and Audio Coding”,Prentice Hall PTR Publishing,Boston,1996.
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[4]A.M.Muhammad and G.M.Janice,”THE 8051MICROCONTROLLER AND EMBEDDED SYSTEMS”,Prentice Hall Publishing,New Jersey,2000.
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[10] 田智豪,趙中興,”顯示器原理與技術”,全華科技圖書股份有限公司,台北市,1975.
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[12]林容益,陳茂璋,”CPLD與數位邏輯設計與應用”,知行文化事業股份有限公司,台北市.
[13] 李捷聲,楊玄彰,揚玄周,”VGA/Super VGA技術手冊”,波全資訊股份有限公司,台北市,1993.
[14] 黃框庸,”IBM PC 繪圖技術徹底研究”,波全資訊股份有限公司,台北市,1993.
[15] http://www.Microsoft.com
[16]蘇奕肇,”精選類比實用電路集”, 全華科技圖書股份有限公司,台北市,1990.

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