如何將CMOS所擷取的影像傳到PC端? (SOC) (DE2) (TRDB-DC2)
Abstract
DE2提供了Control Panel與Image Converter，可以將CMOS所擷取的影像傳到PC端，
Introduction
版權聲明：文中所有範例皆出自DE2光碟，版權歸友晶科技所有。
使用環境：Quartus II 7.2 SP1 + DE2(Cyclone II EP2C35F627C6) + TRDB_DC2
在友晶提供的DE2_CCD.7z與DE2_CCD_detect.7z範例中，我們可以透過130萬像素的CMOS，將影像擷取到SDRAM中，若我們想將所擷取的影像傳到PC端作後續的處理， 可以透過DE2 Control Panel將SDRAM上的資料下載到PC，並使用Teasic Image Converter轉成bmp格式，所有的步驟在光碟中的TRDB_DC2 User Guide有詳細的說明。
這個方法套用在DE2_CCD.7z範例非常完美，可以擷取正確的影像，但若用相同的方式在DE2_CCD_detect.7z範例，將獲得如以下有問題的bmp影像。
為什麼會這樣子呢?因為DE2_CCD.7z與DE2_CCD_detect.7z兩個範例對於SDRAM使用的方式並不一樣。我們先來看看DE2_CCD.7z，在DE2_CCD.v的456行
2 // HOST Side
3 .REF_CLK(CLOCK_50),
4 .RESET_N( 1 ' b1),
5 // FIFO Write Side 1
6 .WR1_DATA({sCCD_G[ 9 : 5 ], sCCD_B[ 9 : 0 ]}),
7 .WR1(sCCD_DVAL),
8 .WR1_ADDR( 0 ),
9 .WR1_MAX_ADDR( 640 * 512 ),
10 .WR1_LENGTH( 9 ' h100),
11 .WR1_LOAD( ! DLY_RST_0),
12 .WR1_CLK(CCD_PIXCLK),
13 // FIFO Write Side 2
14 .WR2_DATA({sCCD_G[ 4 : 0 ], sCCD_R[ 9 : 0 ]}),
15 .WR2(sCCD_DVAL),
16 .WR2_ADDR( 22 ' h100000),
17 .WR2_MAX_ADDR( 22 ' h100000+640*512),
18 .WR2_LENGTH( 9 ' h100),
19 .WR2_LOAD( ! DLY_RST_0),
20 .WR2_CLK(CCD_PIXCLK),
21 // FIFO Read Side 1
22 .RD1_DATA(Read_DATA1),
23 .RD1(Read),
24 .RD1_ADDR( 640 * 16 ),
25 .RD1_MAX_ADDR( 640 * 496 ),
26 .RD1_LENGTH( 9 ' h100),
27 .RD1_LOAD( ! DLY_RST_0),
28 .RD1_CLK(VGA_CTRL_CLK),
29 // FIFO Read Side 2
30 .RD2_DATA(Read_DATA2),
31 .RD2(Read),
32 .RD2_ADDR( 22 ' h100000+640*16),
33 .RD2_MAX_ADDR( 22 ' h100000+640*496),
34 .RD2_LENGTH( 9 ' h100),
35 .RD2_LOAD( ! DLY_RST_0),
36 .RD2_CLK(VGA_CTRL_CLK),
37 // SDRAM Side
38 .SA(DRAM_ADDR),
39 .BA({DRAM_BA_1,DRAM_BA_0}),
40 .CS_N(DRAM_CS_N),
41 .CKE(DRAM_CKE),
42 .RAS_N(DRAM_RAS_N),
43 .CAS_N(DRAM_CAS_N),
44 .WE_N(DRAM_WE_N),
45 .DQ(DRAM_DQ),
46 .DQM({DRAM_UDQM,DRAM_LDQM}),
47 .SDR_CLK(DRAM_CLK)
48 );
顯示了DE2_CCD.7z使用SDRAM的方式為
.WR2_DATA({sCCD_G[ 4 : 0 ], sCCD_R[ 9 : 0 ]}),
這可以用以下的圖來表示
也就是說，DE2_CCD.7z用了兩個bank來存一個pixel的RGB，第一個bank存了R[9:0]與G[9:5]，第二個bank存了G[4:0]與B[9:0]，所以利用DE2 Control Panel分別抓下兩個bank的資料，再用Image Converter合併成bmp檔。
我們再來看看DE2_CCD_detect.7z如何使用SDRAM。在DE2_CCD_detect.v的450行
Sdram_Control_4Port u6 (2
//
HOST Side
3
.REF_CLK(CLOCK_50),4
.RESET_N(
1
'
b1),
5
//
FIFO Write Side 1
6
.WR1_DATA(
{mCCD_R[9:5], mCCD_G[9:5], mCCD_B[9:5]}
),
7
.WR1(mCCD_DVAL_d),8
.WR1_ADDR(
0
),9
.WR1_MAX_ADDR(
640
*
512
*
2
),10
.WR1_LENGTH(
9
'
h100),
11
.WR1_LOAD(
!
DLY_RST_0),12
.WR1_CLK(CCD_PIXCLK),13
//
FIFO Read Side 1
14
.RD1_DATA(Read_DATA1),15
.RD1(Read),16
.RD1_ADDR(
640
*
16
),17
.RD1_MAX_ADDR(
640
*
496
),18
.RD1_LENGTH(
9
'
h100),
19
.RD1_LOAD(
!
DLY_RST_0),20
.RD1_CLK(VGA_CTRL_CLK),21
//
FIFO Read Side 2
22
.RD2_DATA(Read_DATA2),23
.RD2(Read),24
.RD2_ADDR(
640
*
512
+
640
*
16
),25
.RD2_MAX_ADDR(
640
*
512
+
640
*
496
),26
.RD2_LENGTH(
9
'
h100),
27
.RD2_LOAD(
!
DLY_RST_0),28
.RD2_CLK(VGA_CTRL_CLK),29
//
SDRAM Side
30
.SA(DRAM_ADDR),31
.BA(
{DRAM_BA_1,DRAM_BA_0}
),32
.CS_N(DRAM_CS_N),33
.CKE(DRAM_CKE),34
.RAS_N(DRAM_RAS_N),35
.CAS_N(DRAM_CAS_N),36
.WE_N(DRAM_WE_N),37
.DQ(DRAM_DQ),38
.DQM(
{DRAM_UDQM,DRAM_LDQM}
),39
.SDR_CLK(DRAM_CLK)40
);
顯示了DE2_CCD_detect.7z使用SDRAM的方式為
若用圖表示則為
也就是說，DE2_CCD_detect.7z只用了一個bank來存1個pixel的RGB，可是每個bank只有16bit怎麼辦?只好犧牲一些畫質，只存R[9:5]、G[9:5]、B[9:5]，所以若要從SDRAM抓下所擷取的影像，若用抓DE2_CCD.7z資料的方式，就會產生不正確的影像。
那要如何用DE2 Control Panel和Terasic Image Converter抓取DE2_CCD_detect.7z的影像呢?
Step1 :
從SDRAM抓取資料
一樣從SDRAM的記憶體位址0x2800開始抓，抓長度0x96000，存成檔名catpure2_gb.dat。
Step 2：
由capture2_gb.dat複製成capture2_gr.dat
在TRDB_DC2 User Guide中要我們記憶體位址0x102800開始抓0x96000長度的資料存到capture2_gr.dat，但因為DE2_CCD_detect.7z只用了1個bank，所以我們不需這樣抓，只需將Step 1所抓的檔案複製成capture2_gr.dat即可。
Step 3：
使用Terasic Image Converter轉成bmp
利用Image Converter將capture2_gb.dat和capture2_gr.dat合併成capture2.bmp檔。
眼尖的你一定發現，為什麼圖左右顛倒? 這是DE2_CCD_detect.7z範例的bug，請參閱(原創) 如何解決DE2範例DE2_CCD_detect左右相反的問題? (IC Design) (DE2) (Quartus II)
完整程式碼下載
友晶科技範例 DE2_CCD.7z
友晶科技範例 DE2_CCD_detect.7z
DE2 Control Panel
Teasic Image Converter
Conclusion
友晶原廠的TRDB_DC2 User Guide，只能針對DE2_CCD.7z，無法針對DE2_CCD_detect.7z，透過本文的方式，讓我們可以利用 DE2 Control Panel與Teasic Image Converter將DE2_CCD_detect.7z所擷取的影像傳到PC端，也讓我們更清楚兩個範例使用SDRAM方式的不同。
Remark
或許你會問，我怎麼知道要從SDRAM記憶體位址的0x2800抓長度0x96000呢?在DE2_CCD.7z的DE2_CCD.v的480行
.RD1_MAX_ADDR( 640 * 496 ),
告訴我們從位址640*16開始讀取，最多讀到640*496。
為什麼要*2呢?因為一個bank是16 bit，也就是2 byte，記憶體位址是用byte計算。
See Also
(原創) 如何解決DE2範例DE2_CCD_detect左右相反的問題? (IC Design) (DE2) (Quartus II)
(原創) 如何使用ANSI C讀寫24位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)
(原創) 如何使用ANSI C讀寫32位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)
(原創) 如何使用ANSI C讀寫24/32位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)
(原創) 如何將CMOS彩色影像轉換成灰階影像? (SOC) (DE2)