基于IMX214+ZYNQ XC7Z100的1080P双目视觉智能平台

一、双目视觉智能平台概述

双目视觉智能平台以双路CMOS传感器IMX214+ XC7Z100 FPGA为基础，支持双路1080P 60fs视频输入， ZYNQ FPGA 支持FPGA预处理和双ARM计算。软件支持双目摄像头采集及QT图像显示，ARM接口管理及丰富的图像处理软件。  

二、硬件资源1 FMC 双目MIPI模块FL0214

FMC 双目MIPI模块FL0214为MIPI接口的2路1300万像素的CMOS摄像头模块。 FL0214模块带有2个MIPI接口的摄像头模组，摄像头模组采用的是索尼（SONY）公司的CMOS感光芯片IMX214，摄像头高分别率为4224（水平）x3120（垂直）。摄像头的MIPI信号通过MC20901芯片转换为LVDS信号到FMC接口供FPGA采样。

模块有一个标准的LPC的FMC接口，用于连接FPGA开发板， FMC的连接器型号为：ASP_134604_01

2.1 FL0214模块的参数说明

以下为FL0214 双目MIPI摄像头模块的详细参数:

CMOS感光芯片：SONY IMX214

输出分别率：13Mega-Pixel （4208 × 3120）@30fps，4K2K@30fps, 1080p@60帧;

图像输出格式：RAW10/8, COMP8/6；

调焦距离：10CM ~ 无穷大

调焦方式： 电机马达自动调焦；

可视角度：80.7° ± 3° （Diag）

摄像头输出：CSI-2串行数据输出（MIPI 4 Lane, 兼容D-PHY标准V1.1）

摄像头配置接口：I2C；

MC20901驱动芯片：电平转换（MIPI D-PHY->LVDS）：

工作温度：-20°~65°； 

2.2 FL0214模块的结构图　　　　　　　

FL0214 双目MIPI摄像头尺寸结构图

2.3 FL0214模块原理框图

FL0214模块的原理设计框图如下： 

关于IMX214摄像头和MIPI D-PHY芯片的电路具体参考设计请参考摄像头的资料和芯片手册。

2.4模块FMC LPC的引脚分配：

下面只列了电源和接口的信号，GND的信号没有列出，具体用户可以参考原理图。

 

 

Pin Number	Signal Name	Description
C35	+12V	12V电源输入
C37	+12V	12V电源输入
D32	+3.3V	3.3V电源输入
C34	GA0	EEPROM地址位0位
D35	GA1	EEPROM地址位1位
D9	CSI1_CMOS_LP_CLK_N	第一路摄像头CMOS时钟负极输出
D8	CSI1_CMOS_LP_CLK_P	第一路摄像头CMOS时钟正极输出
G16	CSI1_CMOS_LP0_N	第一路摄像头CMOS LANE0数据负极输出
G15	CSI1_CMOS_LP0_P	第一路摄像头CMOSLANE0数据正极输出
G13	CSI1_CMOS_LP1_N	第一路摄像头CMOS LANE1数据负极输出
G12	CSI1_CMOS_LP1_P	第一路摄像头CMOSLANE1数据正极输出
G19	CSI1_CMOS_LP2_N	第一路摄像头CMOS LANE2数据负极输出
G18	CSI1_CMOS_LP2_P	第一路摄像头CMOSLANE2数据正极输出
G10	CSI1_CMOS_LP3_N	第一路摄像头CMOS LANE3数据负极输出
G9	CSI1_CMOS_LP3_P	第一路摄像头CMOSLANE3数据正极输出
G7	CSI1_LVDS_CLK_N	第一路摄像头LVDS时钟负极输出
G6	CSI1_LVDS_CLK_P	第一路摄像头LVDS时钟正极输出
H14	CSI1_LVDS_HS0_N	第一路摄像头LVDS LANE0数据负极输出
H13	CSI1_LVDS_HS0_P	第一路摄像头LVDS LANE0数据正极输出
H11	CSI1_LVDS_HS1_N	第一路摄像头LVDS LANE1数据负极输出
H10	CSI1_LVDS_HS1_P	第一路摄像头LVDS LANE1数据正极输出
H17	CSI1_LVDS_HS2_N	第一路摄像头LVDS LANE2数据负极输出
H16	CSI1_LVDS_HS2_P	第一路摄像头LVDS LANE2数据正极输出
H8	CSI1_LVDS_HS3_N	第一路摄像头LVDS LANE3数据负极输出
H7	CSI1_LVDS_HS3_P	第一路摄像头LVDS LANE3数据正极输出
G21	CSI1_OTP_B	第一路摄像头编程接口
D26	CSI1_RST_N	第一路摄像头复位信号输入
D21	CSI2_CMOS_LP_CLK_N	第二路摄像头CMOS时钟负极输出
D20	CSI2_CMOS_LP_CLK_P	第二路摄像头CMOS时钟正极输出
G34	CSI2_CMOS_LP0_N	第二路摄像头CMOS LANE0数据负极输出
G33	CSI2_CMOS_LP0_P	第二路摄像头CMOSLANE0数据正极输出
G28	CSI2_CMOS_LP1_N	第二路摄像头CMOS LANE1数据负极输出
G27	CSI2_CMOS_LP1_P	第二路摄像头CMOSLANE1数据正极输出
G37	CSI2_CMOS_LP2_N	第二路摄像头CMOS LANE2数据负极输出
G36	CSI2_CMOS_LP2_P	第二路摄像头CMOSLANE2数据正极输出
G25	CSI2_CMOS_LP3_N	第二路摄像头CMOS LANE3数据负极输出
G24	CSI2_CMOS_LP3_P	第二路摄像头CMOSLANE3数据正极输出
C23	CSI2_LVDS_CLK_N	第二路摄像头LVDS时钟负极输出
C22	CSI2_LVDS_CLK_P	第二路摄像头LVDS时钟正极输出
H29	CSI2_LVDS_HS0_N	第二路摄像头LVDS LANE0数据负极输出
H28	CSI2_LVDS_HS0_P	第二路摄像头LVDS LANE0数据正极输出
H26	CSI2_LVDS_HS1_N	第二路摄像头LVDS LANE1数据负极输出
H25	CSI2_LVDS_HS1_P	第二路摄像头LVDS LANE1数据正极输出
H32	CSI2_LVDS_HS2_N	第二路摄像头LVDS LANE2数据负极输出
H31	CSI2_LVDS_HS2_P	第二路摄像头LVDS LANE2数据正极输出
H23	CSI2_LVDS_HS3_N	第二路摄像头LVDS LANE3数据负极输出
H22	CSI2_LVDS_HS3_P	第二路摄像头LVDS LANE3数据正极输出
C27	CSI2_OTP_B	第二路摄像头编程接口
D27	CSI2_RST_N	第一路摄像头复位信号输入
D14	FMC_CSI1_SCL	第一路摄像头IIC总线时钟
D15	FMC_CSI1_SDA	第二路摄像头IIC总线数据
H37	FMC_CSI2_SCL	第二路摄像头IIC总线时钟
H38	FMC_CSI2_SDA	第二路摄像头IIC总线数据
C34	GA0	EEPROM的I2C地址0
D35	GA1	EEPROM的I2C地址1
C30	SCL	EEPROM的I2C时钟
C31	SDA	EEPROM的I2C数据
G39	VADJ	VADJ电源输入
H40	VADJ	VADJ电源输入

 

 

三、 硬件资源2-基于XC7Z100 的图像处理底板

1.1主要性能和优势

使用 Zynq-7000 SoC 对嵌入式应用进行快速原型设计以实现优化

硬件、设计工具、 IP、以及预验证参考设计

演示嵌入式设计，面向视频通道

存储接口

1GB DDR3 组件存储

1GB DDR3 SODIM 存储器

支持包含 Dual ARM Cortex-A9 核处理器的嵌入式处理

使用 10-100-1000 Mbps Ethernet (RGMII) 开发网络应用

使用 HDMI 输出实现视频显示应用

扩展 I/O， 包含 FPGA Mezzanine Card (FMC) 接口

四、 软件资源

软件支持:

支持从microSD 卡加载ubuntu系统

支持利用QSPI模式配置程序

支持RS232连接计算机串口通信

支持外接HDMI连接显示器，并支持键盘，鼠标等外接设备进行演示

支持Msata存储设备，支持高速数据存储功能 (SATA存储单独定制开发)

平台引入了Xilinx公司的SDSoC™ 开发工具，提供了嵌入式C/C++ 应用开发体验，包括了Eclipse IDE和完整的设计环境，支持Zynq® All Programmable SoC开发，同时集成了Vivado设计环境。

FMC上接高速ADC，DAC子卡，CameraLink子卡等，进行功能扩展以及客户的定制需求，并可提供演示程序

五、 双目视觉案例

在VIVADO软件开发环境里下载双目测试例程到开发板，我们可以通过开发板的HDMI输出接口显示双目的视频图像到HDMI显示器上，

单个视频显示效果如下：

双目视觉显示效果：

审核编辑：黄飞