本队伍编号CICC3042，本文重点介绍蜂鸟处理器和OV5640模块的结合方式、OV5640的窗口调节，以及图像的resize方法，试图以一种简单快速的方式得到令人满意的OV5640的输出图像，为进一步的图像处理做准备。

我们首先实现了摄像头采集模块和HDMI显示模块，随后将二者与蜂鸟结合，结合方式如下所示，虚线框中为我们添加的部分，同时对蜂鸟原来的外设进行裁剪，仅保留需要的部分。这里OV5640和HDMI模块成为蜂鸟的外设，可以由处理器控制启动，并进行少量配置。同时为了降低开发难度，二者的很多配置是固定的，通过verilog硬件模块初始化，不受处理器控制，这样的优点是初始化速度快、降低了软硬件开发难度；缺点是缺少配置灵活性，不能在运行时修改配置，但是在一个工程中摄像头的配置经常是固定的，因此缺点带来的损失并不大。

摄像头模块和HDMI模块的具体结构如下，OV5640的寄存器配置保存在查找表中，Reg Config模块上电后自动将寄存器配置通过I2C接口发送给摄像头；Frame Capture提供摄像头的时钟驱动，并接收其采集的RGB数据，写到FIFO中，FIFO实现两个不同时钟模块的数据通信；我们实现了通过AXI接口直接访问DDR的DMA模块，包括读写两个通道，摄像头采集的数据通过写通道写入DDR，而HDMI显示模块通过读通道将DDR的数据显示到屏幕上；LCD Driver根据显示分辨率生成HDMI或VGA时序驱动；HDMI Out模块为Digilent提供的IP，其输出引脚直接接到HDMI接口上；Controller模块提供系统工作的状态机，控制两个模块的运行。

接下来介绍OV5640摄像头模块，可以参考OV5640 datasheet，这里推荐CrazyBingo提供的教程 http://crazyfpga.com/ 。

在实际工程中，我们可能需要调节输出窗口大小，OV5640 datasheet中给出了设置采样窗口大小的寄存器，如下图所示。进行窗口设置的寄存器为0x3800-0x3813。

由下图得知0x3808、0x3809和0x380A、0x380B决定了最终输出的窗口大小，一般情况下我们只需要改动这四个寄存器的值即可调节输出窗口。

上述调节窗口的方法用于简单调节，其本质上是在采样的原图基础上直接裁剪，仅得到了原图的一部分，因此显示器输出也是原图的一部分。有时我们希望显示器的显示范围更大或者更加灵活，可以将摄像头采集的图像经过resize后保存，两种方法的区别如下图所示：

这时为了方便地实现resize，可以利用Vivado HLS，具体为hls_video.h中的hls::Resize函数或hls::Resize_opr_linear函数，数据端口综合为axi-stream接口，顶层函数代码如下：

void resize(hls::stream > &in, hls::stream > & out) {

#pragma HLS INTERFACE axis port=in

#pragma HLS INTERFACE axis port=out

#pragma HLS dataflow

    hls::Mat raw_img;

    hls::Mat resize_img;

    stream_to_mat(in, raw_img);

//    hls::Resize(raw_img, resize_img, HLS_INTER_LINEAR);

    hls::Resize_opr_linear(raw_img, resize_img);

    mat_to_stream(resize_img, out);

}

生成的模块如下：

将其连接到Frame Capture和Write FIFO之间即可，这种连接方式在摄像头采集数据的同时进行处理，因为摄像头的帧率有限，resize模块的处理时间足够，所以不会影响性能。实际测试发现采集的图像具有较好的视野范围，并且可以随意修改输出图片大小。