Çip üzerinde sistem mimarili fpga kullanarak gerçek zamanlı görüntü işleme algoritmalarının gerçekleştirilmesi

Bu tezde, gri seviye görüntü dönüşümü ve kenar bulma algoritmaları, Zynq-7000 mimarisine sahip FPGA üzerinde gerçek zamanlı olarak uygulanmıştır. Oluşturulan deney düzeneğinde, gömülü sistem uygulaması için Picozed gömülü görüntü işleme kartı kullanılmıştır. Kullanılan kart, üzerinde Xilinx Zynq-7000 mimarisine sahip XC7Z030 FPGA barındırmaktadır. Zynq-7000 mimarisi ARM işlemci ve FPGA bloklarına sahip olduğu için, yazılımsal ve donanımsal olarak programlanabilir yapıdadır. Bu iki yapı arasındaki iletişim Gelişmiş Genişletilebilir Arayüz (AXI-Advanced eXtensible Interface) üzerinden sağlanmaktadır. Ayrıca, ARM işlemci bir işletim sistemi kullanmaya da imkân tanımaktadır. Xilinx tarafından sağlanan Linux işletim sistemi, FPGA'da kullanılan donanımlar ve kartın barındırdığı donanımlar için sürücü desteği sağlamaktadır. Bu tezde, kartın programlanmasında Yazılım Tanımlı Çip Üzerinde Sistem (SDSoC-Software Defined System on Chip) programlama ortamı seçilmiş ve AVNET tarafından sağlanan Picozed uyumlu SDSoC görüntü işleme platformu kullanılmıştır. Programlamada, C/C++ dilleri kullanılarak kartta kurulan Linux işletim sisteminde çalışan proje oluşturulmuştur. Görüntü işleme uygulamaları için aynı ortam donanımsal programlama yapmayı da mümkün kılmıştır. Donanımsal olarak gerçekleştirilmek istenen hesaplamalar, donanım hızlandırmalı hesaplama yapısı sayesinde doğrudan aynı ortamda tasarlanmıştır. Seçilen görüntü işleme uygulamaları; 1920X1080 piksel çözünürlükte, 60 çerçeve/saniye hızında gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Uygulanan kenar bulma algoritmaları, Sobel, Prewitt ve Roberts kenar tespit yöntemleridir. Gömülü sistemin HDMI girişinden alınan görüntü verileri işlenerek HDMI protokolünde çıkışa aktarılmıştır. Tezde her bir uygulama, hem yazılımsal hem de donanımsal olarak gerçekleştirilmiş ve performansları karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: FPGA, Zynq-7000, Picozed gömülü görme kartı, SDSoC, Kenar algılama