0. 引言

在第 4 节中，我们实现了 UART 发送模块，它可以传输数据给电脑。有了这样的模块之后，如果我们想挂载各种各样的传感器，可以很方便地借助电脑来接收与观察它们的数据。

再次看看 YADAN Board，你可能会注意到上边有一个写着 CAMERA 的接口，它可以连接 DVP 接口的图像传感器，例如 OV2640。随着我们后期深入学习，可以尝试用 HDL 编写专用的图像处理或识别等模块，作为片内外设通过总线连接至 YADAN Core，以实现适用于特定领域的、能够快速处理图像的定制版 “YADAN SoC”。

不过，在开发上述那样令人激动的项目之前，我们暂时还没学到那一步，可以先尝试来做一个更迷你的项目，即连接摄像头后通过 UART 把画面传输给电脑，作为《在 YADAN Board 上入门 Verilog》主线章节的最后一个实验。

1. 设计思路

在同样使用 EG4S20 系列 FPGA 的 SparkRoad-V 开发板的 例程 中，14_New_Cam 例程是从 OV2640 读取图像，然后通过 VGA 接口传输给显示器显示出来，它的大致结构如下图：

FPGA 内执行的功能可分为两大模块：

• 摄像头控制模块：与 OV2640 通过 SCCB 协议通信，设置一些参数完成初始化，然后反复地接收图像数据并写入 BRAM 
• 图像传输模块：反复地从 BRAM 里读出图像数据，处理格式后传输给 VGA DAC 芯片

我们可以基于这个例程，只需要把图像传输模块改为通过 UART 发出图像，就能实现预期的功能了，即，大致结构如下图：

2. 从 BRAM 中读出图像数据

在 IP Generator 中可以将 BRAM 配置为如下图所示的双端口存储器，支持两个端口同时访问。

摄像头控制模块从摄像头读取到图像数据之后，可通过上半侧的 a 端口写入 BRAM，与此同时，图像传输模块可以从下半侧的 b 端口读出数据。

当 ceb 端口电平为高时，表示 b 端口允许访问，每当 clkb 端口检测到一次上升沿，BRAM 就会将 addrb[15 :0]端口指定的地址所存储的数据输出在 dob[15: 0] 端口。

阅读摄像头控制模块的相关代码可知，假设图像的宽度为 ww，高度为 hh，坐标为 (x,y)(x,y) 的像素的颜色数据会以 RGB565 格式写入 BRAM 中地址为 y×w+x+1y×w+x+1 的存储单元。我们从对应的地址读出各个像素的颜色数据，打包成某种特定格式后即可发送给电脑了。

3. 传输与显示

因为图像数据稍微有点复杂，所以我们需要设计一种数据格式，以便让软件高效地知道哪些像素是同一行、同一帧的，这样才能更容易显示出来。

为了让实验有友好的展示效果，考虑到分辨率、颜色深度、传输速度的平衡，我的示例代码中传输的每帧图像的分辨率为 100×82100×82，色深为 4 位，我设计了一种用每 2 个字节来传输 1 个像素的数据格式，这 2 字节中每位的定义如下表：

第 15 位和第 7 位分别是固定值 1 和 0，这样软件可以很容易地知道哪两字节属于同一像素。第 14 位和第 13 位分别是帧头标记和行头标记，表示该像素是一帧或一行的起始像素，以便让软件能知道何时换行、换帧，以显示出正确的图像。其余位的数据是 R、G、B 各颜色的分量。

显示软件的显示效果大致如下图所示，请查看 HDL 与显示软件的 完整代码 了解详细信息。

4. 结语

完成了这个迷你项目后，你已经完成了《在 YADAN Board 上入门 Verilog》主线章节的所有 5 个实验，这表明你已经基本了解 Verilog 的语法，成功入门 Verilog 了。在后续，你可以尝试稍微复杂一些的项目来提高熟练程度，我们也将不定期在论坛中分享各种各样的新示例。

当你认为你的 Verilog 水平已较为熟练，且已经准备好一定的计算机组成原理与体系结构的相关知识，就可以开启 YADAN 系列教程的第三阶段了：参照 YADAN Core 与 SoC，开始学习设计 RISC-V Core 与 SoC。