FPGA纯Verilog实现任意尺寸图像缩放，串口指令控制切换，贴近真实项目，提供工程源码和技术支持

1、前言

代码使用纯verilog实现，没有任何ip，可在Xilinx、Intel、国产FPGA间任意移植；
图像缩放的实现方式很多，最简单的莫过于Xilinx的HLS方式实现，用opencv的库，以c++语言几行代码即可完成，但大多使用了IP，导致在其他FPGA器件上移植变得困难。
本文详细描述了纯verilog实现设计方案，工程代码编译通过后上板调试验证，文章末尾有演示视频，可直接项目移植，适用于在校学生做毕业设计、研究生项目开发，也适用于在职工程师做项目开发，可应用于医疗、军工等行业的数字成像和图像传输领域；
提供完整的、跑通的工程源码和技术支持；
工程源码和技术支持的获取方式放在了文章末尾，请耐心看到最后；
关于HLS实现图像缩，放请参考我之前写的文章HLS实现图像缩放点击查看：HLS图像缩放
关于纯verilog实现图像缩放，请参考我之前写的文章纯verilog实现图像缩放点击查看：verilog图像缩放
本设计基于我之前写的文章纯verilog实现图像缩放开发；

2、目前主流的FPGA图像缩放方案

目前市面上主流的FPGA图像缩放方案如下：
1：Xilinx的HLS方案，该方案简单，易于实现，但只能用于Xilinx自家的FPGA；关于HLS实现图像缩放请，参考我之前写的文章HLS实现图像缩放点击查看：HLS图像缩放
2：非纯Verilog方案，大部分代码使用Verilog实现，但中间的fifo或ram等使用了IP，导致移植性变差，难以在Xilinx、Altera和国产FPGA之间自由移植；
3：纯Verilog方案，也就是本方案，一个字：牛逼！！！

3、本方案的优越性

一个字：牛逼，表现如下：
1：纯Verilog代码实现，学习性和阅读性达到天花板；
2：移植性达到天花板，Xilinx、Altera和国产FPGA之间自由移植；
3：算法达到天花板，融合了邻近插值和双线性插值两种算法；
4：实用性达到天花板，采用串口协议帧控制切换，不同于市面上验证性和实验性的工程，本设计直接面向实用工程，贴近真实项目，由串口控制缩放分辨率，做类似项目的兄弟可直接拿去用，一个月工资直接拿到手。。。

4、详细设计方案

在这里插入图片描述
图中使用到了HDMI输出，HDMI输出由silicon9134芯片驱动，关于这部分请参考我之前写的文章点击查看：silicon9134驱动HDMI输出
图中使用到了FDMA做图像缓存，关于这部分请参考我之前写的文章点击查看：FDMA图像缓存
关于纯verilog实现图像缩放，请参考我之前写的文章纯verilog实现图像缩放点击查看：verilog图像缩放
那篇文章详细描述了纯Verilog实现任意尺寸图像缩放的方案，本设计也是基于那个工程修改了，增加了适用于真实项目的串口控制功能，这里只讲新增部分的设计方案；
关于串口协议帧部分，请参考我前面写的文章串口协议帧
串口协议帧控制缩放分辨率协议如下：
有效数据的高两个字节决定输出分辨率的宽；
有效数据的低两个字节决定输出分辨率的高；
比如：
有效数据0x05，0x00，0x02，0xd0表示输出1280x720的视频；
有效数据0x03，0x20，0x02，0x58表示输出800x600的视频；
有效数据0x07，0x80，0x04，0x38表示输出1920x1080的视频；
具体操作如下：
上电后默认输出原图分辨率为1280x720；
串口发送指令控制缩放模块逻辑如下：
串口指令分辨率参数同时传递给图像缩放模块、FDMA和VGA时序模块；
如果串口指令分辨率小于原图，则控制图像缩放模块做缩小操作；将缩小后的分辨率给FDMA将制定分辨率的图片写入DDR3缓存后输出，同时VGA时序模块只输出制定大小的有效图像，即缩小后的分辨率图像；
如果串口指令分辨率大于原图，则控制图像缩放模块做放大操作；将缩小后的分辨率给FDMA将制定分辨率的图片写入DDR3缓存后输出，同时VGA时序模块只输出制定大小的有效图像，即放大后的分辨率图像；
下面给出串口指令发送举例：
在这里插入图片描述
串口切换部分代码如下：

always @(*) begin
    if(~pll_resetn) begin
        w_ddr_clk=cmos_pclk;
        disp_h='d1280;
        disp_v='d720;    
    end
    else if(r_rx_data==32'h050002d0) begin    //1280x720
        w_ddr_clk=cmos_pclk;
        disp_h='d1280;
        disp_v='d720;    
    end
    else if(r_rx_data==32'h03200258) begin    //800x600
        w_ddr_clk=cmos_pclk;
        disp_h='d800;
        disp_v='d600;    
    end
    else if(r_rx_data==32'h028001e0) begin    //640x480
        w_ddr_clk=cmos_pclk;
        disp_h='d640;
        disp_v='d480;    
    end
    else if(r_rx_data==32'h05000400) begin    //1280x1024
        w_ddr_clk=clk_hdmi;
        disp_h='d1280;
        disp_v='d1024;    
    end
    else if(r_rx_data==32'h0690041a) begin    //1680x1050
        w_ddr_clk=clk_hdmi;
        disp_h='d1680;
        disp_v='d1050;    
    end    
    else if(r_rx_data==32'h07800438) begin    //1920x1080
        w_ddr_clk=clk_hdmi;
        disp_h='d1920;
        disp_v='d1080;    
    end
    else begin    //1280x720
        w_ddr_clk=cmos_pclk;
        disp_h='d1280;
        disp_v='d720;    
    end
end

这里设置了5种不同的分辨率，有缩小也有放大，可以根据自身项目修改参数，自由配置；