随着数字图像技术的高速发展,图像采集与图像处理技术广泛应用于军事、工业以及我们的日常生活中。图像的采集和处理涉及到的数据量大,对带宽需求高,普通的MCU难以胜任。为此,通常采用带有摄像头接口的高主频的MCU方案来实现图像的采集与处理。由于系统主频高,硬件设计的复杂度将大大提高,另外研发的时间成本和系统的功耗也将显著的增加。若是采用纯粹的FPGA方案,虽然可以采用硬件的IP核去实现图像的采集,但是如果要用硬件的方法去实现复杂算法显然是一项富有挑战性的工作,不利于算法的优化和扩展,而且对产品今后的维护也带来诸多不便,维护成本高。与传统的图像采集和处理系统相比,本设计采用了SOPC软硬件协同技术,充分利用了硬件的并行性以及软件的灵活性,从本质上改善了图像处理的速度,使图像处理的效率得到了极大的提高。利用硬件的高速性及并行性来实现对时序要求较高的图像采集部分以及运算量大、重复性强的预处理算法;而针对各个外设的初始化配置参数多,以及外设工作参数需要频繁调整的难点,则可以充分利用软件的可扩展性和灵活性使其得以解决,也可以通过软件输出的控制信号协调各个硬件模块的工作,保证系统各个模块相互配合,有序高效的运作,同时也为实现更高水平的图像处理算法提供了可能。本文研究了一个基于SOPC的图像采集与处理系统架构,该架构只采用了一片DDR2存储器芯片,便同时实现了三方共享,分别是作为摄像头模块的存储内存、TFT液晶显示屏的显示内存以及Nios II软核的运行内存,使资源得到了充分的利用,降低了生产成本。整个图像采集与处理系统在Intel公司AX515的FPGA硬件开发平台上搭建,硬件部分实现系统的图像采集、中值滤波以及TFT显示等功能,而软件部分则实现了对摄像头模块的初始化配置以及工作参数的调整、Avalon-MM master读写IP核的基地址和存储深度的分配以及输出用于协调各个硬件模块的控制信号。本文对系统的总体架构和SOPC开发流程作了详细的介绍,对时钟域进行了分析与划分,并对缓存单元和寄存器配置进行了详细规划。通过对SOPC系统各个模块的仿真验证与板级测试结果,表明了本文所提出的架构是具有可行性的,基于该架构所集成的系统成本更低,且便于维护,具有良好的可升级性、可拓展性和可移植性。