2019年8月19-21日，2018-2019第三届全国大学生集成电路创新创业大赛全国总决赛（以下简称“大赛”）在南京江北新区研创园成功举办。作为大赛杯赛单位，Arm中国特设Arm片上系统设计挑战赛赛题。
大赛自开赛以来，共有来自全国七大赛区的197支队伍报名Arm杯赛题，经过企业评审和分赛区初赛，有27支团队晋级全国总决赛。经过8月20日一天的现场演示和评审，Arm杯赛产生了一等奖4名、二等奖7名、三等奖10名、优秀奖5名，此外，一等奖团队中的WNS<0队脱颖而出，获得了Arm杯企业专项奖。
为了让大家更深入的了解同学们优秀的作品，促进同学们之间的交流和学习，鼓励更多的同学参与到竞赛中，以赛促学，Arm中国学堂将把部分获奖团队作品分享给大家。
Arm杯-Arm片上系统设计挑战赛
杯赛题目：Arm 片上系统设计挑战赛
参赛要求：本科生组/无限制组
赛题内容：
利用Arm Cortex-M3 DesignStart处理器在可编程逻辑平台上构建片上系统，实现图像采集，图像处理和人机交互功能，观察并优化系统的性能。
使用ArmCortex-M3 DesignStart Eval提供的处理器IP，在你的可编程逻辑平台上构建简单的Cortex-M3片上系统。
团队介绍
参赛单位：北京理工大学
队伍名称：WNS<0
指导老师：高巍
参赛队员：罗昊洋、刘朝钾、骆宜萱
总决赛奖项：一等奖和企业专项奖
项目简介
车牌识别系统作为智能交通系统的重要部分，现在已经广泛运用于日常生活的各个角落中，它在公路收费、停车场管理、交通部门监控、无人驾驶中的目标检测等领域起到了无可替代的作用。<span class="colour" style="color:rgb(0, 145, 189)">而Arm Cortex-M3处理器有着高性能、功耗低、低成本的优势。因此，设计基于Arm Cortex-M3处理器车牌识别片上系统，将会拥有应用面积广、性价比高的巨大优势。
本车牌识别系统使用Perf-V A7 100T FPGA开发板进行开发，基于Arm Cortex-M3 处理器，通过外设OV5640摄像头实现视频采集，将车牌图像输入到系统之中，处理器系统及硬件加速器进行车牌识别算法处理，将输出结果显示到外设LCD显示屏当中并使用蜂鸣器表明识别完成，同时，摄像头的视频也将会实时显示到显示屏当中以作对比。此外，本次设计还使用Perf-V A7 100T FPGA开发板提供的配套外扩板，将OV5640摄像头集成于开发板之中，并且还使用自制的Arduino接口外扩PCB板，将LCD显示屏、蜂鸣器、旋转编码器集成到开发板中，并设计了自动翻页扩展装置。通过对系统的不断优化，目前能够在1s之内完成对20张车牌中汉字、字母与数字的高速准确识别。
<span class="colour" style="color:rgb(0, 145, 189)">本设计硬件部分使用Verilog HDL语言在Vivado上进行搭建，软件部分使用C语言在Arm Keil MDK上进行编译与调试。
系统架构图
功能验证
技术创新点
利用四叉树划分字符提取局部特征的方式进行车牌识别，相较于传统投影模板匹配法，有效提升了模板匹配法的精度及抗干扰能力;
使用模板偏移比较方法，令车牌在小角度倾斜下仍能进行正常识别，使用局部模板匹配法，提升了相近字符的识别区分度;
通过优化算法流程，减少Arm Cortex-M3处理器内DTCM与共享BRAM间数据搬运，同时配合三个硬件加速器及高达120帧的摄像头刷新率，大幅提升识别速度;
利用旋转编码器实现了对摄像头输出图像的数码缩放与移位，可在不移动本系统物理位置的情况下更改识别区域。
参赛体会
参赛感受
<span class="colour" style="color:rgb(0, 145, 189)">在比赛过程中，我们对软硬件开发在设计思路、开发难度与耗时上的区别有了极为切身的体会，完整经历了系统从设计、改进到最终实现的过程。本次大赛作为全国性顶尖赛事，云集了来自全国各地高校优秀的大学生，使我们能够与未来的集成电路行业后备军同台竞技，相互交流，极大提升了自己的视野与能力。非常感谢本次赛事组委会的工作人员和老师们的高效组织工作与指导，让我们能够参与到这样的大赛之中展示自身的风采，接触当前的前沿技术与设计潮流。
后续工作
1.本系统将通过加入更多的车牌识别决策方法进一步提升车牌在旋转、畸变等情况下的识别能力;
2.调整二值化与字符分割方式，实现对新能源车牌的识别;
3.提升系统的连接能力，使本系统更能适用于室内停车场管理、智能停车杆等应用场景中。
作品内容来源于WNS<0队，非开源，转载请标明出处，基于此作品的合作请联系Arm教育计划：EDUweixin@armchina.com
