一、简述
在对图像进行处理时经常用到矩阵操作，包括sobel边缘检测、中值滤波、形态学等。本篇博客介绍一下用两个RAM生成 3x3 矩阵的方法。
二、实现方法
1.设计line_shift模块用于对三行数据进行寄存；
2.设计一个产生3x3矩阵的模块。
三、实现过程
1.line_shift_RAM_24bit
通过时钟使能信号对RAM的地址进行计数，计得的数就是对应的列（col），即横坐标。由于 RAM 地址在 per_frame_href 信号为低电平时清零；而当新的一行到达时，per_frame_href 信号为高电平，RAM 地址开始累加，所以 RAM 的地址等于每行图像像素的横坐标。以该地址读出对应列的数据，用于上层模块生成“三行一列”的像素数据
//在数据到来时，RAM的读地址累加 always @(posedge clock)begin if(pre_frame_href) if(clken) ram_rd_addr <= ram_rd_addr + 1; else ram_rd_addr <= ram_rd_addr;//当前矩阵位置 else ram_rd_addr <= 0; end
对时钟、地址、数据延迟以同步数据输出，延迟3拍是因为从RAM中读取数据以及向RAM0、RAM1中更新数据各需要花费一个时钟周期
`//对时钟使能信号延迟3拍
always @(posedge clock)begin
clken_dly <= {clken_dly[1:0],clken};
end
//将RAM地址延迟2拍
always @(posedge clock)begin
ram_rd_addr_d0 <= ram_rd_addr;
ram_rd_addr_d1 <= ram_rd_addr_d0;
end
//输入数据延迟3拍送入RAM
always @(posedge clock)begin
shiftin_d0 <= shiftin;
shiftin_d1 <= shiftin_d0;
shiftin_d2 <= shiftin_d1;
end//用于存储前一行图像的RAM
blk_mem_gen_0 u_ram_1024x8_0(
.clka (clock),
.wea (clken_dly[2]),
.addra (ram_rd_addr_d1),//在延迟的第三个时钟周期，当前行的数据写入RAM0
.dina (shiftin_d2),
.clkb (clock),
.addrb (ram_rd_addr),
.doutb (taps0x)//延迟一个时钟周期，输出RAM0中前一行图像的数据
);
//寄存前一行的图像数据
always @(posedge clock)begin
taps0x_d0 <= taps0x;
end
//用于存储前前一行图像的RAM
blk_mem_gen_0 u_ram_1024x8_1(
.clka (clock),
.wea (clken_dly[1]),
.addra (ram_rd_addr_d0),
.dina (taps0x_d0),//在延迟 第二个时钟周期，将前一行图像的数据写入RAM1
.clkb (clock),
.addrb (ram_rd_addr),
.doutb (taps1x)//延迟一个时钟周期，输出RAM1中前前一行的图像的数据
);这里例化了两个伪双端口的RAM（一个只能读，一个只能写），用于存储两行数据。 RAM配置，选择“Primitives Output Register”时RAM 中的数据会寄存一个周期后输出   2.生成3x3矩阵 首先调用前面设计的line_shift模块输出三行对应的数据//用于存储列数据的RAM
line_shift_RAM_24bit u_Line_Shift_RAM_24bit(
.clock (clk),
.clken (pre_frame_clken),
.pre_frame_href (pre_frame_href),
.shiftin (pre_img_Y),//当前行的数据
.taps0x (row2_data),//前一行输据
.taps1x (row1_data),//前前一行的数据
);
输出3x3矩阵模块，但在每行开头是通过用前面的数据补充来得到3x3模块，所以理论上在图像最上面和最左边会有前面数据的残余在同步处理后的控制信号下，输出图像矩阵
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
{matrix_p11,matrix_p12,matrix_p13} <= 0;
{matrix_p21,matrix_p22,matrix_p23} <= 0;
{matrix_p31,matrix_p32,matrix_p33} <= 0;
end
else if(read_frame_href)begin
if(read_frame_clken)begin
{matrix_p11,matrix_p12,matrix_p13} <= {matrix_p12,matrix_p13,row1_data};
{matrix_p21,matrix_p22,matrix_p23} <= {matrix_p22,matrix_p23,row2_data};
{matrix_p31,matrix_p32,matrix_p33} <= {matrix_p32,matrix_p33,row3_data};
end
else begin
{matrix_p11,matrix_p12,matrix_p13} <= {matrix_p11,matrix_p12,matrix_p13};
{matrix_p21,matrix_p22,matrix_p23} <= {matrix_p21,matrix_p22,matrix_p23};
{matrix_p31,matrix_p32,matrix_p33} <= {matrix_p31,matrix_p32,matrix_p33};
end
end
else begin
{matrix_p11,matrix_p12,matrix_p13} <= 0;
{matrix_p21,matrix_p22,matrix_p23} <= 0;
{matrix_p31,matrix_p32,matrix_p33} <= 0;
end
end`
参考文献：
1.正点原子sdk中值滤波
（本文用作学习记录，如有侵权请联系作者）