01
课程导论与平台概览
FPGA图像采集的应用场景、课程目标与学习路径、整体系统架构介绍。
导论架构
02
硬件平台介绍
FPGA芯片选型（Xilinx Artix-7）、摄像头模组（OV5640）、DDR3存储、HDMI显示接口。
硬件Artix-7
03
开发环境搭建
Vivado安装与配置、ModelSim仿真设置、硬件描述语言选择（Verilog）。
Vivado仿真
04
摄像头驱动原理
OV5640寄存器配置、SCCB（I2C）总线协议详解、初始化序列设计。
驱动SCCB
05
摄像头数据采集
DVP并行接口时序分析、像素时钟PLL配置、行场同步信号处理。
DVPPLL
06
图像数据缓存
FIFO基本原理与实现、异步FIFO设计、跨时钟域同步策略。
FIFO跨时钟域
07
DDR3控制器基础
MIG IP核的生成与配置、用户接口信号解析、读写时序模型。
DDR3MIG
08
DDR3读写实战
基于AXI4接口的DDR3读写、多端口访问仲裁、带宽计算与优化。
AXI4仲裁
09
图像格式转换
RAW RGB到RGB888转换、Bayer格式插值算法、色彩空间转换（RGB to YUV）。
Bayer色彩
10
图像缩放模块
双线性插值算法原理、Verilog实现流水线设计、缩放比例动态配置。
缩放流水线
11
图像帧缓存管理
Ping-Pong操作机制、帧同步信号生成、帧率控制策略。
帧缓存Ping-Pong
12
HDMI显示驱动
TMDS编码原理、DVI/HDMI协议差异、像素时钟生成与通道绑定。
HDMITMDS
13
视频时序生成
VESA标准时序分析、行场消隐区处理、分辨率动态切换（1080p/720p）。
时序VESA
14
图像预处理（一）
灰度化处理、直方图均衡化、边缘检测（Sobel算子）的FPGA实现。
Sobel直方图
15
图像预处理（二）
中值滤波去噪、高斯滤波、形态学操作（膨胀/腐蚀）。
滤波形态学
16
图像叠加与OSD
字符叠加原理、位图转RGB、多层图像Alpha混合。
OSDAlpha
17
系统集成与调试
模块间握手协议、全局复位策略、ILA在线调试技巧。
ILA调试
18
时序约束与优化
输入输出延迟约束、伪路径与多周期路径、时序收敛实战。
约束收敛
19
功耗分析与优化
动态功耗计算、时钟门控技术、I/O标准选择对功耗的影响。
功耗门控
20
图像质量评估
PSNR/SSIM计算、测试图案生成、坏点检测与校正。
PSNR坏点
21
多摄像头同步采集
硬件触发同步、多路数据合并、时间戳对齐。
同步多路
22
USB3.0图像传输
FX3接口配置、UVC协议实现、高速数据传输优化。
USB3.0UVC
23
以太网图像传输
UDP协议栈精简实现、千兆以太网MAC设计、Jumbo帧支持。
以太网UDP
24
嵌入式软核集成
MicroBlaze软核配置、AXI总线互联、软硬件协同处理。
MicroBlazeAXI
25
实时操作系统移植
FreeRTOS在MicroBlaze上的移植、任务调度与中断管理。
FreeRTOS移植
26
图像压缩算法
JPEG压缩原理、DCT变换的FPGA实现、量化表与哈夫曼编码。
JPEGDCT
27
AI加速器集成
CNN卷积层加速、池化层设计、BNN（二值神经网络）部署。
CNNBNN
28
系统可靠性设计
看门狗定时器、ECC内存校验、冗余设计策略。
可靠性ECC
29
项目实战：工业视觉检测系统
瑕疵检测算法、实时性要求、系统联调。
工业视觉瑕疵
30
项目实战：智能安防监控系统
运动检测、目标跟踪、多路视频拼接。
安防拼接