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很多朋友在工程模塊劃分的時候總會遇到很多問題，比如不知道如何下手、模塊劃分不合理等；當然我最初也和大家一樣不知道如何下手，學習了明德揚的課程后，再加上和老師的多多交流，我也總結出了一套方法思路，今天就通過明德揚邊緣檢測工程來與大家分享一下模塊的劃分思路。

明德揚邊緣檢測工程是明德揚的網絡班、就業班的其中一個項目，實現了圖像的實時采集、邊緣檢測算法、存儲控制以及與串口等功能，涉及到了比較全面的知識與算法。一起來看看如何劃分模塊。

一、模塊劃分要點總結

1、列出項目的功能要求（客戶提出的產品功能要求）

2、畫出硬件的系統結構框圖（添加外設）

3、框圖中每個外圍接口都對應有一個接口轉換模塊

接口轉換模塊的作用是將外圍器件的接口時序轉為通用的接口時序，或者將通用接口時序轉換為外圍器件接口時序，這樣使得FPGA內部其他模塊不用再關心外圍接口的時序了。

MDY規范通用接口時序：

l data以及對應的vld，傳輸單個數據格式

l MDY的包文格式，din，vld，SOP，EOP，MTY，ERR

l wren，waddr，wdata；rden，raddr，rdata，rdata_vld

4、考慮是否涉及指令系統（操作碼+數據格式）

上位機，例如PC，ARM，DSP或者其他的器件，只涉及到一個接口，但是卻有很多指令或者命令功能要發送，因此就需要一個指令系統。

指令系統一定會涉及到命令、地址和數據。這種情況，肯定會有一個“寄存器解析模塊”，根據命令、地址和數據，改變相應的寄存器的值。

5、考慮外圍器件是否涉及寄存器配置

項目中有某些外設，上電工作前需要進行配置才能按要求工作。因此需要對外設內部寄存器進行讀寫，這一流程是通過FPGA來進行配置。

遇到這個情況，使用MDY推薦的模塊寄存器配置結構：

寄存器配置表模塊+寄存器讀寫配置模塊+外設配置接口時序轉換模塊

6、根據實際情況，增加、補充或者拆分，優化對應模塊，隨時調整

原則：根據接口信號，看模塊間是否方便對接。接口就決定了模塊功能。所以在這一層的調整，一定要清楚接口的定義。

7、考慮是否涉及多路進一路出，要用FIFO

調度FIFO要考慮自身帶寬能否滿足多路一起突發發送時的數據量情況。如果帶寬不滿足，就要要輸出給上游模塊RDY信號。此時RDY信號有效取決于自己設置FIFO的Almost Full信號。如果帶寬滿足則不必設RDY信號。

8、考慮是否涉及到速率匹配問題，要加上RDY信號或者FIFO

首先考慮與外圍器件通信的接口上是否需要rdy信號（FPGA內部運行頻率往往與設接口速率不一致），然后考慮FPGA內部模塊間數據帶寬是否不一致，有等一等的情況。

二、邊緣檢測工程案例分析

根據前面總結的要點，通過實際項目案例來分析一下FPGA內部功能模塊是怎樣劃分的。這里我們選取已經做過的圖像邊緣檢測項目，接下來按照上面總結的模塊劃分步驟，一步步完成模塊初步劃分！

1.列出項目的功能要求

本項目功能要求：系統上電，OV7670攝像頭將實時采集圖像數據傳送給FPGA，經過FPGA算法處理獲得邊緣圖像，最終輸出邊緣圖像到顯示器上。

功能分析：

a) 選用攝像頭OV7670作為圖像采集

b) 攝像頭內部寄存器需要上電配置，因此外設需要配置按鍵

c) FPGA內部做邊緣檢測算法處理

d) 輸出給顯示器顯示（用VGA接口）

2.畫出硬件系統結構框圖

根據步驟1總結出的功能要求，找到除FPGA外需要哪些外圍器件。

外圍器件總共需要三個:

a) 按鍵

b) 攝像頭OV7670

c) 顯示器

畫出系統框圖如下所示：

3.框圖中每個外圍接口都對應有一個接口轉換模塊

a) 按鍵對應的接口轉換模塊是按鍵消抖檢測模塊；

b) OV7670攝像頭對應的接口轉換模塊是OV7670圖像采集模塊；

c) 顯示器與FPGA連接是VGA接口，因此其對應的接口轉換模塊是VGA顯示驅動模塊。

完善后框圖如下所示：

4.考慮是否涉及指令系統

本項目不涉及指令系統，因此這里可以跳過。

5.考慮外圍器件是否涉及寄存器配置

本項目中OV7670攝像頭部分涉及寄存器配置。使用MDY推薦模板：寄存器配置表模塊+寄存器讀寫配置模塊+外設配置接口時序轉換模塊；

由于外設OV7670配置接口使用的是SCCB協議，所以外設配置接口時序轉換模塊對外接口也應該是SCCB，對內是MDY規范接口。

補充后框圖如下所示：

6.根據實際情況，增加、補充或者拆分獨立對應模塊，隨時調整

到第6步，根據數據流向，需要對模塊間的接口進行詳細分析了，補充模塊或者將功能相同的模塊合并化簡。

a) OV7670圖像采集模塊輸出的圖像數據是RGB565格式，需要先將RGB565信號轉成灰度圖像，因此需要一個RGB轉灰度模塊；

b) 輸出的圖像灰度數據需要進行高斯濾波處理，因此需要一個高斯濾波模塊；

c) 為了做邊緣檢測，需要將高斯濾波處理后的灰度圖像數據轉換為單bit數據，因此需要一個灰度轉單bit模塊；

d) 轉換后的單bit數據，需要經過sobel算法處理才能得到圖像邊緣，因此需要一個sobel算法處理模塊；

e) 經過sobel算法處理模塊輸出的圖像數據就可以輸出給顯示器了，但是為了圖像連續完整輸出、不斷幀，就需要做一下緩存，因此需要一個圖像緩存模塊。

補充后如下圖所示：

接下來將功能互斥、數據流向相關且接口一致的模塊做合并化簡處理，如下圖所示：

7.考慮是否涉及多路進一路出，要用FIFo

本項目數據流方面沒有涉及多路進一路出的問題，不需要考慮此處的FIFO問題。

8.考慮是否涉及到速率匹配問題，要加上RDY信號或者FIFO

首先考慮與外圍器件通信的接口上是否需要rdy信號

OV7670配置接口采用的SCCB協議，運行頻率是100K，遠小于FPGA內部系統運行頻率25M，所以外設配置接口時序轉換模塊與配置模塊間需要設rdy信號。

再考慮FPGA內部模塊間運行速率不匹配的情況

sobel算法處理模塊輸出的圖像數據發送給圖像緩存模塊，圖像緩存模塊要緩存一幅完整圖像需要等待，需要設一個FIFO。

為了完成乒乓操作，需要設立兩個FIFO才能實現寫FIFO A一幅完整圖像數據，同時VGA顯示驅動模塊可以讀緩存好的FIFO B內完整圖像數據。

因此圖像緩存模塊需要設兩個FIFO（實際項目中用片內RAM代替了FIFO，本質相同）。

最終得到的模塊圖如下所示：

到此，根據模塊劃分步驟一步步做下來，圖像邊緣檢測工程的模塊劃分雛形初步已經完成。具體實踐中需要根據FPGA內部信號的調整，隨時拆分或獨立來增減功能模塊。

以上就是我們做模塊劃分的基本思路，大家有什么問題可以加Ｑ群544453837進行交流，更多ＦＰＧＡ相關資料可以登錄明德揚論壇進行學習瀏覽：http://www.fpgabbs.cn/。