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随着计算机技术、微电子技术的高速发展，实时图像处理在多媒体、图像通信等领域有着非常广泛的应用。FPGA 芯片在集成度、容量和速度方面都达到了较高的水平，是实时图像处理的理想选择，基于FPGA 的图像处理芯片的研究已成为信息产业的新热点。USB2.0 接口是一个传输速率可以达到480Mb/s的串行接口，并由不同类型的外围设备共享这个接口总路线，基于USB2.0 的视频图像处理芯片是按照USB协议进行设计的。USB2.0 接口的面世，推动了高清数码摄像头的普及应用，加上同期宽带的飞速发展，电脑摄像头的本地和远程视频效果都有了大幅度提升。本文介绍了一种基于USB2.0 的视频图像处理芯片的实现方案，并在搭建的仿真和验证平台上，对系统进行了功能仿真和FPGA 验证，结果证实本设计达到了设计要求。
　　基于USB2.0 视频图像处理芯片在硬件上由8 个模块组成：微处理器模块（MCU）、MCU 总线接口模块（MCU Bus Interface）、USB2.0 收发器模块（USB2.0PHY）、USB2.0 串行接口引擎模块（USB2.0 SerialInterface Engine,简称USB2.0 SIE）、数据缓冲模块（Data Buffer）、DMA 传输控制器模块（DMA）、图像处理单元 （PU） 、图像预处理单元（PPU）。
　　其中，MCU模块、USB2.0 PHY模块和USB2.0 SIE模块使用已有的IP 核，而其它模块均采用硬件描述语言自行设计。
　　MCU 模块负责协调控制整个系统的运作；MCUBus Interface 模块负责各模块的部分地址译码及相关数据的选通，以便于MCU 统一管理。USB2.0 PHY 模块负责USB 物理层的链接，并将USB2.0 的总线信号变成标准的UTMI 接口信号；USB2.0 SIE 模块负责处理USB 协议层的操作，完成USB 协议包生成和解析，以及接收来自DMA 的图像数据，并将其保存在数据缓冲模块，完成与MCU 进行的互动；DataBuffer 负责将处理后的图像数据缓存起来，以备USB 同步帧传输时取出后发送至PC;DMA 模块完成将PU 处理后的图像数据传送给USB2.0 SIE;PPU 模块完成获取来自Sensor传感器输出的图像数据，并且对数据进行各种图像方面的处理，然后将处理后的图像数据发送至PU.
　　PC 与一块USB2.0 PHY板通过USB2.0 总线连接，USB2.0 PHY 板与FPGA 开发板由标准UTMI 接口连接。Sensor 板主要是采用美光的MT9V112 sensor 板，I2C 接口主要是用于MCU 对Sensor 的控制，Data 总线包括数据总线和数据控制总线。而硬件MCU 模块、MCU Bus Interface 模块、USB2.0 SIE 模块、DMA 模块、PPU 模块和PU 模块均已综合生成FPGA 下载程序下载到FPGA 中。