FPGA图像处理系统关键问题研究(3)
帧储存模块是系统中最具有普适性的模块，对于不同的图像处理系统，可能选用不同的视频解码格式，不同的图像处理算法，但它们往往具有相似的帧存储模块，利用SDRAM存储编码芯片产生的视频信号。而且主流系统很多采用的是SDR SDRAM，因此本设计具有很高的普适性[8]。
而针对其他对视频采集频率，数据传输速率有较高要求的数字图像处理系统，它们需要用到双倍传输速率系列的SDRAM以保证其带宽和数据传输速率。它们与SDR SDRAM具有不同的工作时序，因此，本设计不与此类系统兼容。但是，SDR SDRAM与DDR系列SDRAM的工作原理是相近的，所以，控制器的设计思路是相近的，差别只在于某些操作的时序细节。因此，本本科生毕业设计对基于FPGA的数字图像处理系统的研究与构建具有重要意义[9,10]。
1.3 主要研究内容
SDRAM工作状态繁多，各种操作时序复杂，而且它对时序的要求十分严格。因此在整个系统中必须设计一个专门的控制器控制其读写。由于大部分视频解码及编码芯片的工作频率限制（通常为27MHz等），在数字图像处理系统中，并不要求SDRAM具有很高的数据传输频率，第一代SDR SDRAM 100MHz左右的工作频率已经可以满足要求。所以，考虑到成本等原因，SDR SDRAM是民用及普通科研图像处理系统的主流存储器。因此，本设计的主要任务是为使用Verilog HDL设计一针对SDR SDRAM控制器，使用户能根据需要对SDRAM中特定地址进行数据的读写。本设计基于FPGA芯片设计，使用Verilog HDL进行编写，采用自顶向下的设计思路，使设计出来的SDRAM控制器层次结构清晰，代码可读性高，能简单地被不同的数字图像处理系统移植使用，与SDRAM组成系统的帧储存模块[11]。
2 SDRAM时序控制
2.1 SDRAM时序分析
本设计测试系统上使用的SDRAM型号为镁光公司的MT48LC2M32B2TG（512K×32bits×4banks），是一款64Mb高速CMOS同步动态随机存储器。它具有四个BANK，每个BANK中包含2048行256列共524288个存储单元，每个存储单元储存一个最多为32位的数据。芯片包含86个引脚，用于传输三类信号，控制信号、地址信号以及数据信号。
其中，芯片的地址信号可分为行地址信号及列地址信号，它们分时复用一组地址总线（A0-A11），除此以外还有两位BANK（BA0-BA1）地址信号，负责控制BANK的选通[12]。数据信号由32位数据总线（DQ0-DQ31）双向传输，并由数据掩码DQM0-DQM3信号控制是否须有屏蔽部分数据。控制信号是控制SDRAM在不同状态下切换，进行不同操作的关键信号，它包括芯片片选信号CS#，时钟使能信号CKE，行地址选通信号RAS#，列地址选通信号CAS#，以及写允许信号WE#（#表示该信号低电平有效）。用户对该SDRAM的操作主要有以下八个，通过芯片上的RAS#，CAS#以及WE#三个引脚控制，
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