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(1.南京航空航天大学 航天学院，南京 210016；2.南京航空航天大学 民航学院)

引 言

随着图像处理技术和嵌入式处理芯片的发展，将DSP芯片、ARM芯片等嵌入式处理器应用于图像处理领域是目前研究的热点[1-2]。DSP芯片是一种编译效率高、指令执行速度快的CPU芯片，ARM芯片寻址灵活、功耗低，但是它们的串行结构也不适用于对实时性要求较高的图像处理。

现场可编程门阵列(FPGA)是一种可以并行运算、实时处理和可开发资源丰富的高集成度专用集成电路(ASIC)[3]，适用于单位时间内处理数据多、需要数据处理速率高的图像处理系统，相较于传统DSP和ARM，具有更快的数据处理速率和使用灵活性[4]。在图像采集和预处理系统的开发中，使用FPGA可设计并行或串行处理的硬件电路[5-7]，易于在原有设计的基础上进行更多功能设计的拓展。随着FPGA具有越来越丰富的可用资源和更加广泛的应用场景，Xilinx和Altera(现在被英特尔收购)相继推出了具有不同特色的FPGA嵌入式开发平台，进一步推动了FPGA的广泛应用。

本系统采用Xilinx公司推出的Zynq-7000系列全可编程片上系统(SoC，System on Chip)Zedboard，该系列平台集成了双核Arm Cortex-A9处理器和FPGA架构，功耗低、资源丰富[8-10]。同时在SDK的软件平台下可依据IP核的功能编写程序驱动IP核，满足本系统的设计需求。

1 系统结构设计

系统采用OV7670图像传感器实现图像采集、预处理和传输，其他控制模块采用Zedboard的可编程逻辑(Programmable Logic，PL)实现，处理后的图像输入到VGA显示器上，同时其预处理后的图像数据保存于处理器系统(Processing System，PS)的内存单元DDR3中。系统整体结构如图1所示。……