【正点原子FPGA连载】第三十六章 基于OV5640的PL以太网视频传输实验-摘自【正点原子】领航者ZYNQ之FPGA开发...
时间：2023-12-03 23:07:02
1)实验平台:正点原子领导者ZYNQ开发板
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第三十六章 基于OV5640的PL以太网视频传输实验
OV5640同OV7725一样，都是OmniVision公司生产的(豪威科技)CMOS图像传感器。不同的是，OV5640支持更高的分辨率和采集率，具有更高的图像处理性能，主要用于手机、数码相机、计算机多媒体等领域。
在“基于OV7725的PL在以太网视频传输实验中，摄像头采集的图像实时显示在上位机显示软件上。本章将用于ZYNQ实现正确的开发板OV通过开发板采集5640数字图像，PL将以太网接口发送到上位机实时显示。
本章分为以下章节：
36.1 简介
36.2 实验任务
36.3 硬件设计
36.4 程序设计
36.5 下载验证
36.1 简介
OV5640是1/4英寸单芯片图像传感器，其感光阵列达到25921944（即500W像素)，最快15fps QSXVGA（25921944）或者90fps VGA（640*480)图像采集的分辨率。传感器采用OmniVision推出的OmniBSI高灵敏度、低串扰、低噪声等传感器技术。图像处理功能集成在传感器内，包括自动曝光控制（AEC）、自动白平衡（AWB）等。传感器支持LED补光、MIPI输出接口和(移动工业处理器接口)DVP输出界面选择(数字视频并行)ISP(图像信号处理)和AFC(自动聚焦控制)等功能。
OV如下图所示，5640功能框图：
图 7.5.13.1 OV5640功能框图
从上图可以看出，时序发生器（timing generator）控制感光阵列（image array）、放大器（AMP）、AD输出外部时序信号（VSYNC、HREF和PCLK），外部时钟XVCLK经过PLL锁相环后输出的时钟作为系统的控制时钟；感光阵列将光信号转换为模拟信号，增益放大器后进入10位AD转换器；AD转换器将模拟信号转换为数字信号，并通过ISP进行相关图像处理，最终输出所配置格式的10位视频数据流。控制和控制增益放大器ISP通过寄存器等（registers）配置寄存器的接口是SCCB接口协议与接口兼容IIC协议。
OV5640采用两线式SCCB接口总线，有关SCCB详细介绍总线可参考基于OV7725的PL以太网视频传输实验OV7725简介部分。虽然OV5640和OV7725都是采用SCCB接口总线配置寄存器，但同，OV7725用8位(1字节)表示寄存器地址OV寄存器地址用16位(两个字节)表示。
OV5640 SCCB如下图所示：
图 7.5.13.2 OV5640 SCCB写传输协议
上图中的ID ADDRESS由7位器件地址和1位读写控制位组成 1：读），OV5640器件地址为7’h3c，因此，在写传输协议时，ID Address（W）= 8’h78(设备地址左移1位，低位补0)；Sub-address(H)高8位寄存器地址，Sub-address(L)在低8位寄存器地址OV在5640多个寄存器中，有些寄存器可以重写，有些寄存器只能阅读，只有可重写的寄存器才能正确写入；Write Data为8位写数据，每个寄存器地址对应8位配置数据。
在OV5640正常工作前，传感器必须初始化，即通过配置寄存器在预期的工作模式下工作，并获得更好的图像质量。因为SCCB写传输协议和IIC几乎一样，所以我们可以直接使用IIC配置摄像头的驱动程序。当然这么多寄存器也并非都需要配置，很多寄存器可以采用默认的值。OV公司提供了OV5640软件应用手册（OV5640 Software Application Note，附在开发板上的信息7_硬件资料/4_OV5640资料/OV5640_camera_module_software_application_notes.pdf”），如果有些寄存器不知道如何配置，请参考本手册。下表是本程序中使用的关键寄存器的配置说明。
表 36.1.1 OV5640关键寄存器配置说明
地址
（HEX） 寄存器 默认值
（HEX） 详细说明
0x3008 SYSTEM CTROL0 0x02 Bit[7]：软件复位
Bit[6]：软件电源休眠：
0x3016 PAD OUTPUT ENABLE 00 0x00 Bit[1]：闪光输出
0x3017 PAD OUTPUT ENABLE 01 0x00 输入/输出控制 1：输出）
Bit[7]：FREX输出使能
Bit[6]：VSYNC输出使能
Bit[5]：HREF输出使能
Bit[4]：PCLK输出使能
Bit[3:0]：D[9:6]输出使能
0x3018 PAD OUTPUT ENABLE 02 0x00 输入/输出控制 1：输出）
Bit[7:2]：D[5:0]输出使能
Bit[1]：GPIO1输出使能
Bit[0]：GPIO0输出使能
0x3019 PAD OUTPUT VALUE 00 0x00 Bit[1]: 闪光灯操作
关掉闪光灯
1：打开闪光灯
0x301C PAD SELECT 00 0x00 Bit[1]：闪光灯IO选择
0x3035 SC PLL CONTRL1 0x11 Bit[7:4]系统时钟分频用于降低所有时钟频率
Bit[3:0]：MIPI分频
0x3036 SC PLL CONTRL2 0x69 Bit[7:0]:PLL倍频器（4~252）
在4~在127范围内支持任何整数分频
在128~仅在252范围内支持偶数分频
0x3808 TIMING DVPHO 0x0A Bit[3:0]：DVP 输出水平像素点4
0x3809 TIMING DVPHO 0x20 Bit[7:0]：DVP 输出水平像素点8位
0x380A TIMING DVPVO 0x07 Bit[2:0]：DVP垂直像素点输出高3位
0x380B TIMING DVPVO 0x98 Bit[7:0]输出垂直像素点低8位
0x4300 FORMAT CONTROL 0xF8 Bit[7:4]：数据输出格式
0：RAW
1：Y8
2：YUV444/RGB888
3：YUV422
4：YUV420
5：YUV420（仅在MIPI输出接口有效)
6：RGB565
Bit[3:0]：输出顺序：
0：{b[4:0],g[5:3]},{g[2:0],r[4:0]}
1：{r[4:0],g[5:3]},{g[2:0],b[4:0]}
2：{g[4:0],r[5:3]},{r[2:0],b[4:0]}
3：{b[4:0],r[5:3]},{r[2:0],g[4:0]}
4：{g[4:0],b[5:3]},{b[2:0],r[4:0]}
5：{r[4:0],b[5:3]},{b[2:0],g[4:0]}
6~14：不允许
15：{g[2:0],b[4:0]},{r[4:0],g[5:3]}
7：RGB555格式1
8：RGB555格式2
9：RGB444格式1
10：RGB444格式2
11~14：不允许
15：Bypass formatter module
OV5640寄存器较多，可参考其他寄存器的描述OV5640数据手册。需要注意的是，OV5640的数据手册并没有提供所有的寄存器描述，而且大多数必要的寄存器配置在ov在5640软件应用手册中可以找到，可以结合这两本手册学习如何对待OV5640进行配置。
设置输出图像参数
接下来，让我们介绍一下OV5640的ISP输入窗设置、预缩放窗设置和输出大小窗设置与我们的正常使用密切相关。有必要了解它们的设置关系如下图所示：
图 7.5.13.3 设置图像窗口
ISP设置输入窗口（ISP Input Size）允许用户设置整个传感器显示区域（physical pixel size，26321951，其中25921944像素有效)，开窗范围为00~26321951可任意设置。也就是上图中的X_ADDR_ST(寄存器地址0x3800、0x3801）、Y_ADDR_ST(寄存器地址0x3802、0x3803）、X_ADDR_END(寄存器地址0x3804、0x3805）和YADDR_END（寄存器地址0x3806、0x3807）寄存器。该窗口设置范围中的像素数据将进入ISP进行图像处理。
预缩放窗口设置（pre-scaling size）允许用户在ISP输入窗口的基础上进行裁剪，用于设置将进行缩放的窗口大小，该设置仅在ISP输入窗口内进行X/Y方向的偏移。可以通过X_OFFSET（寄存器地址0x3810、0x3811）和Y_OFFSET（寄存器地址0x3812、0x3813）进行配置。
输出大小窗口设置（data output size）是在预缩放窗口的基础上，经过内部DSP进行缩放处理，并将处理后的数据输出给外部的图像窗口，图像窗口控制着最终的图像输出尺寸。可以通过X_OUTPUT_SIZE（寄存器地址0x3808、0x3809）和Y_OUTPUT_SIZE（寄存器地址0x380A、0x380B）进行配置。注意：当输出大小窗口与预缩放窗口比例不一致时，图像将进行缩放处理（图像变形），仅当两者比例一致时，输出比例才是1:1（正常图像）。
图 7.5.13.3中，右侧data output size区域，才是OV5640输出给外部的图像尺寸，也就是显示在显示器或者液晶屏上面的图像大小。输出大小窗口与预缩放窗口比例不一致时，会进行缩放处理，在显示器上面看到的图像将会变形。
输出像素格式
OV5640支持多种不同的数据像素格式，包括YUV（亮度参量和色度参量分开表示的像素格式）、RGB（其中RGB格式包含RGB565、RGB555等）以及RAW（原始图像数据），通过寄存器地址0x4300配置成不同的数据像素格式。
由于数据像素格式常用RGB565，我们这里也将ov5640配置为RGB565格式。由上表（表 36.1.1）可知，将寄存器0x4300寄存器的Bit[7:4]设置成0x6即可。OV5640支持调节RGB565输出格式中各颜色变量的顺序，对于我们常见的应用来说，一般是使用RGB或BGR序列。我们在“基于OV7725的PL以太网视频传输实验”的章节中介绍过，OV7725摄像头按照RGB的顺序输出，本章我们将OV5640输出的RGB565的颜色顺序和OV7725保持一致，将寄存器0x4300寄存器的Bit[3:0]设置成0x1。因此，“基于OV7725的PL以太网视频传输实验”章节中的图像采集模块可以直接用来采集OV5640输出的图像。
彩条测试模式
图像传感器配置成彩条测试模式后，会输出彩色的条纹，方便测试图像传感器是否正常工作，通过配置寄存器0x503d的Bit[7]位打开和关闭彩条模式。当需要打开彩条模式时，寄存器0x503d配置成0x80，关闭时配置成0x00，下图为打开彩条模式后图像输出的条纹。
图 7.5.13.4 彩条模式下的图像条纹
LED闪光灯
当外界环境光较暗时，传感器采集图像会受到较大影响，此时可以通过打开LED补光灯来弥补光照不足所带来的影响，就像手机在夜晚拍照时也会打开闪光灯来提高图像质量。通过配置寄存器0x3016=0x02，0x301c=0x02来使能LED补光灯功能；配置寄存器0x3019=0x02打开闪光灯，0x3019=0x00关闭闪光灯。
图像输出时序
接下来，我们介绍一下OV5640的图像数据输出时序，首先我们简单介绍一些定义。
QSXGA，这里指：分辨率为25921944的输出格式，类似的还有：QXGA(20481536）、UXGA(16001200）、SXGA(12801024）、WXGA(1440900）、WXGA(1280800）、XGA(1024768）、SVGA(800600）、VGA(640480）、QVGA(320240）和QQVGA(160120)等。
PCLK：像素时钟，一个PCLK时钟输出一个像素或者半个像素（像素数据的高8位或者低8位）。
VSYNC：帧同步信号。
HREF/HSYNC：行同步信号。
D[9:0]：像素数据，在RGB565格式中，只有高8位是有效的。
tPclk：一个时钟周期 。
tp：一个像素点的周期，在RGB565和YUV422输出格式下，tp=2tPclk；Raw输出格式下，tp=tPclk。
下图为OV5640输出图像数据的行时序图。
图 7.5.13.5 OV5640行时序图
从上图可以看出，传感器在HREF为高电平的时候输出图像数据，当HREF变高后，每一个 PCLK时钟，输出一个8位或者10位像素数据。比如我们采用QSXGA时序，RGB565格式输出，tp=2tPclk，每2个字节组成一个像素的颜色，这样每行总共输出25922个PCLK，也就是25922个字节。
再来看看帧时序（QSXGA模式，分辨率25921944），如下图所示：
图 7.5.13.6 OV5640 QSXGA帧时序
由上图可知，VSYNC的上升沿作为一帧的开始，高电平同步脉冲的时间为5688tp，紧接着等待48276tp时间后，HREF开始拉高，此时输出有效数据；HREF由2592tp个高电平和252tp个低电平构成；最后一行图像数据输出完成之后等待14544tp时间，一帧数据传输结束。所以输出一帧图像的时间实际上是tFrame = 5596992tp。
从OV5640的行时序图和帧时序图可以发现，其输出时序和OV7725是非常相似的，只是时间参数不同而已，大家可以参考“基于OV7725的PL以太网视频传输实验”中帧时序的介绍来学习OV5640的输出时序。
36.2 实验任务
本节实验任务是使用ZYNQ开发板及OV5640摄像头实现图像采集，并通过开发板上的以太网接口发送给上位机实时显示。
36.3 硬件设计
本次实验的硬件电路和“基于OV7725的PL以太网视频传输实验”中的硬件电路是基本相同的，都使用了领航者Zynq开发板上的摄像头扩展接口，IO管脚位置的配置也是一样的。
唯一的不同点在于，原先在“基于OV7725的PL以太网视频传输实验”中的Zynq输出给摄像头扩展接口的“cam_sgm_ctrl”信号，在本实验中变为了Zynq输出给OV5640的“电源休眠模式选择”信号cam_pwdn；且原来的cam_sgm_ctrl是我们需要一直赋值为高电平，但对于OV5640，cam_pwdn我们需要将其一直赋值为低电平，表示不休眠即正常工作模式。
OV5640摄像头的管脚分配如下表所示：
表 36.3.1 OV5640摄像头管脚分配
信号名 方向 管脚 端口说明
cam_pclk input W14 cmos 数据像素时钟
cam_vsync input U12 cmos 场同步信号
cam_href input T12 cmos 行同步信号
cam_rst_n output P14 cmos 复位信号，低电平有效
cam_pwdn output V15 cmos 电源休眠模式选择信号
cam_data[0] input R14 cmos 数据
cam_data[1] input U13 cmos 数据
cam_data[2] input V13 cmos 数据
cam_data[3] input U15 cmos 数据
cam_data[4] input U14 cmos 数据
cam_data[5] input W13 cmos 数据
cam_data[6] input V12 cmos 数据
cam_data[7] input Y14 cmos 数据
emio_sccb_tri_io [0] inout T10 cmos SCCB_SCL线
emio_sccb_tri_io [1] inout T11 cmos SCCB_SDA线
相关的管脚约束如下所示：
create_clock -period 20.000 -name sys_clk [get_ports sys_clk]
create_clock -period 8.000 -name eth_rxc [get_ports eth_rxc]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN U18 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports sys_clk]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN N16 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports sys_rst_n]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN G15 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports eth_rst_n]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN K17 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports eth_rxc]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN E17 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports eth_rx_ctl]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN B19 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {
eth_rxd[0]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN A20 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {
eth_rxd[1]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN H17 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {
eth_rxd[2]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN H16 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {
eth_rxd[3]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN B20 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports eth_txc]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN K18 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports eth_tx_ctl]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN D18 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {
eth_txd[0]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN C20 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {
eth_txd[1]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN D19 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {
eth_txd[2]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN D20 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {
eth_txd[3]}]
#CAMERA
create_clock -period 40.000 -name cmos_pclk [get_ports cam_pclk]
set_property CLOCK_DEDICATED_ROUTE FALSE [get_nets cam_pclk_IBUF]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN W14 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports cam_pclk]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN P14 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports cam_rst_n]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN V15 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports cam_sgm_ctrl]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN R14 IOSTANDARD LVCMOS33 IOB TRUE} [get_ports {
cam_data[0]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN U13 IOSTANDARD LVCMOS33 IOB TRUE} [get_ports {
cam_data[1]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN V13 IOSTANDARD LVCMOS33 IOB TRUE} [get_ports {
cam_data[2]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN U15 IOSTANDARD LVCMOS33 IOB TRUE} [get_ports {
cam_data[3]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN U14 IOSTANDARD LVCMOS33 IOB TRUE} [get_ports {
cam_data[4]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN W13 IOSTANDARD LVCMOS33 IOB TRUE} [get_ports {
cam_data[5]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN V12 IOSTANDARD LVCMOS33 IOB TRUE} [get_ports {
cam_data[6]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN Y14 IOSTANDARD LVCMOS33 IOB TRUE} [get_ports {
cam_data[7]}]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN U12 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports cam_vsync]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN T12 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports cam_href]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN T10 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports cam_scl]
set_property -dict {
PACKAGE_PIN T11 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports cam_sda]
36.4 程序设计
图 7.5.13.1是根据本章实验任务画出的系统框图。对比“基于OV7725的以太网视频传输实验”的系统框图可以发现，我们只是把外设OV7725模块替换成了OV5640模块，其余模块基本相同（IIC配置模块有差异）。时钟IP核模块用于为IIC驱动模块、以太网顶层模块和开始传输控制模块提供驱动时钟。I2C驱动模块和I2C配置模块用于初始化OV5640图像传感器；摄像头采集模块负责采集摄像头图像数据，并且把图像数据连接至图像数据封装模块，图像数据封装模块将输入的图像数据进行位拼接，并添加图像的帧头和行场分辨率；以太网顶层模块实现以太网数据的收发；开始传输控制模块控制以太网顶层模块开始/停止发送数据。
图 7.5.13.1 系统框图
顶层模块的原理图如下图所示：
图 7.5.13.2 顶层模块原理图
FPGA顶层模块（ov5640_udp_pc）例化了以下七个模块：时钟IP核模块（clk_wiz_0）、I2C驱动模块（i2c_dri）、I2C配置模块（i2c_ov5640_rgb565_cfg）、摄像头图像采集模块（cmos_capture_data）、开始传输控制模块（start_transfer_ctrl）、图像数据封装模块（img_data_pkt）和以太网顶层模块模块（eth_top）。
时钟模块（clk_wiz_0）：时钟IP核模块通过调用MMCM IP核来实现，总共输出2个时钟，频率分别为50Mhz和200Mhz时钟。50Mhz时钟作为IIC驱动模块的操作时钟；200Mhz时钟作为IDELAYCTRL源语的参考时钟。
I2C驱动模块（i2c_dri）：I2C驱动模块负责驱动OV5640 SCCB接口总线，用户可根据该模块提供的用户接口可以很方便的对OV5640的寄存器进行配置，该模块和“EEPROM读写实验”章节中用到的I2C驱动模块为同一个模块，有关该模块的详细介绍请大家参考“EEPROM读写实验”章节。
I2C配置模块（i2c_ov5640_rgb565_cfg）：I2C配置模块的驱动时钟是由I2C驱动模块输出的时钟提供的，这样方便了I2C驱动模块和I2C配置模块之间的数据交互。该模块寄存需要配置的寄存器地址、数据以及控制初始化的开始与结束，同时该模块输出OV5640的寄存器地址和数据以及控制I2C驱动模块开始执行的控制信号，直接连接到I2C驱动模块的用户接口，从而完成对OV5640传感器的初始化。
摄像头图像采集模块（cmos_capture_data）：摄像头采集模块在像素时钟的驱动下将传感器输出的场同步信号、行同步信号以及8位数据转换成16位数据信号，完成对OV5640传感器图像的采集。
开始传输控制模块（start_transfer_ctrl）：该模块解析以太网顶层模块接收到的数据，如果收到1个字节的ASCII码“1”，则表示以太网开始传输图像数据；如果收到1个字节的ASCII码“0”，则表示以太网停止传输图像数据。
图像数据封装模块（img_data_pkt）：图像数据封装模块负责将输入16位的图像数据，拼接成32位数据，以及添加图像数据的帧头和行场分辨率。该模块控制着以太网发送模块发送的字节数，单次发送一行图像数据的字节数，模块内部例化了一个异步FIFO模块，用于缓存待发送的图像数据。
以太网顶层模块（eth_top）：以太网顶层模块实现以太网通信的收发功能，有关该模块的详细介绍请大家参考“以太网UDP测试实验”章节。
顶层模块部分代码如下：
1 module ov5640_udp_pc(
2 input sys_clk , //系统时钟
3 input sys_rst_n , //系统复位信号，低电平有效
4 //以太网接口
5 input eth_rxc , //RGMII接收数据时钟
6 input eth_rx_ctl , //RGMII输入数据有效信号
7 input [3:0] eth_rxd , //RGMII输入数据
8 output eth_txc , //RGMII发送数据时钟
9 output eth_tx_ctl , //RGMII输出数据有效信号
10 output [3:0] eth_txd , //RGMII输出数据
11 output eth_rst_n , //以太网芯片复位信号，低电平有效
12
13 //摄像头接口
14 input cam_pclk , //cmos 数据像素时钟
15 input cam_vsync , //cmos 场同步信号
16 input cam_href , //cmos 行同步信号
17 input [7:0] cam_data , //cmos 数据
18 output cam_rst_n , //cmos 复位信号，低电平有效
19 output cam_pwdn , //电源休眠模式选择 0：正常模式 1：电源休眠模式
20 output cam_scl , //cmos SCCB_SCL线
21 inout cam_sda //cmos SCCB_SDA线
22 );
23
24 //parameter define
25 //开发板MAC地址 00-11-22-33-44-55
26 parameter BOARD_MAC = 48'h00_11_22_33_44_55;
27 //开发板IP地址 192.168.1.10
28 parameter BOARD_IP = {
8'd192,8'd168,8'd1,8'd10};
29 //目的MAC地址 ff_ff_ff_ff_ff_ff
30 parameter DES_MAC = 48'hff_ff_ff_ff_ff_ff;
31 //目的IP地址 192.168.1.102
32 parameter DES_IP = {
8'd192,8'd168,8'd1,8'd102};
33
34 parameter H_CMOS_DISP = 11'd640; //CMOS分辨率--行
35 parameter V_CMOS_DISP = 11'd480; //CMOS分辨率--列
36 parameter TOTAL_H_PIXEL = H_CMOS_DISP + 12'd1216; //水平总像素大小
37 parameter TOTAL_V_PIXEL = V_CMOS_DISP + 12'd504; //垂直总像素大小
38
39 parameter SLAVE_ADDR = 7'h3c ; //OV5640的器件地址7'h3c
40 parameter BIT_CTRL = 1'b1 ; //OV5640的字节地址为16位 0:8位 1:16位
41 parameter CLK_FREQ = 27'd50_000_000 ; //i2c_dri模块的驱动时钟频率
42 parameter I2C_FREQ = 20'd250_000 ; //I2C的SCL时钟频率,不超过400KHz
在代码的第24至32行定义了四个参量：开发板MAC地址BOARD_MAC，开发板IP地址 BOARD_IP，目的MAC地址DES_MAC（这里指PC MAC地址），目的IP地址 DES_IP（PC IP地址）。开发板的MAC地址和IP地址是我们随意定义的，只要不和目的MAC 地址和目的IP地址一样就可以，否则会产生地址冲突。目的MAC地址这里写的是公共MAC 地址（48’hff_ff_ff_ff_ff_ff），也可以修改成电脑网口的MAC地址，DES_IP是对应电脑以太网的IP地址，这里定义的四个参数是向下传递的，需要修改MAC地址或者IP地址时直接在这里修改即可，而不用在以太网顶层模块里面修改。
在代码的第34行至37行定义了CMOS水平/垂直方向像素个数和水平/垂直总像素个数，本次实验设置的摄像头分辨率为640*480。
在代码的第39行定义了OV5640的器件地址，其器件地址为7’h3c；第40行定义了寄存器地址的位宽，BIT_CTRL=0表示地址位宽为8位，BIT_CTRL=1表示地址位宽为16位。因为OV5640的地址位宽为16位，所以BIT_CTRL设置为1。
76 assign rst_n = sys_rst_n & locked;
77 //电源休眠模式选择 0：正常模式 1：电源休眠模式
78 assign cam_pwdn = 1'b0;
79 assign cam_rst_n = 1'b1;
80
81 //例化时钟IP核
82 clk_wiz_0 u_clk_wiz_0
83 (
84 .clk_out1 (clk_50m),
85 .clk_out2 (clk_200m),
86 .reset (~sys_rst_n),
87 .locked (locked),
88 .clk_in1 (sys_clk)
89 );
90
91 //I2C配置模块
92 i2c_ov5640_rgb565_cfg u_i2c_cfg(
93 .clk (i2c_dri_clk),
94 .rst_n (rst_n),
95 .i2c_done (i2c_done),
96 .i2c_data_r (i2c_data_r),
97 .cmos_h_pixel (H_CMOS_DISP),
98 .cmos_v_pixel (V_CMOS_DISP),
99 .total_h_pixel (TOTAL_H_PIXEL),
100 .total_v_pixel (TOTAL_V_PIXEL),
101 .i2c_exec (i2c_exec),
102 .i2c_data (i2c_data),
103 .i2c_rh_wl (i2c_rh_wl),
104 .init_done (cam_init_done)
105 );
106
107 //I2C驱动模块
108 i2c_dri
109 #(
110 .SLAVE_ADDR (SLAVE_ADDR), //参数传递
111 .CLK_FREQ (CLK_FREQ ),
112 .I2C_FREQ (I2C_FREQ )
113 )
114 u_i2c_dri(
115 .clk (clk_50m ),
116 .rst_n (rst_n ),
117 //i2c interface
118 .i2c_exec (i2c_exec ),
119 .bit_ctrl (BIT_CTRL ),
120 .i2c_rh_wl (i2c_rh_wl ),
121 .i2c_addr (i2c_data[23:8]),
122 .i2c_data_w (i2c_data[7:0]),
123 .i2c_data_r (i2c_data_r),
124 .i2c_done (i2c_done ),
125 .i2c_ack (),
126 .scl (cam_scl ),
127 .sda (cam_sda ),
128 //user interface
129 .dri_clk (i2c_dri_clk) //I2C操作时钟
130 );
131
132 //摄像头数据采集模块
133 cmos_capture_data u_cmos_capture_data(
134
135 .rst_n (rst_n & cam_init_done),
136 .cam_pclk (cam_pclk),
137 .cam_vsync (cam_vsync),
138 .cam_href (cam_href),
139 .cam_data (cam_data),
140 .cmos_frame_vsync (cmos_frame_vsync),
141 .cmos_frame_href (),
142 .cmos_frame_valid (img_data_en),
143 .cmos_frame_data (img_data)
144 );
OV5640摄像头配置模块和IIC驱动模块实现对OV5640摄像头的初始化，在初始化完成后拉高cam_init_done信号，此时开始通过摄像头数据采集模块接收摄像头输出的图像数据（如程序中第135行代码所示），将输入的8位数据转换成16位RGB565数据。
146 //开始传输控制模块
147 start_transfer_ctrl u_start_transfer_ctrl(
148 .clk (eth_rx_clk),
149 .rst_n (rst_n),
150 .udp_rec_pkt_done (udp_rec_pkt_done),
151 .udp_rec_en (udp_rec_en ),
152 .udp_rec_data (udp_rec_data ),
153 .udp_rec_byte_num (udp_rec_byte_num),
154
155 .transfer_flag (transfer_flag) //图像开始传输标志,1:开始传输 0:停止传输
156 );
157
158 //图像封装模块
159 img_data_pkt u_img_data_pkt(
160 .rst_n (rst_n),
161
162 .cam_pclk (cam_pclk),
163 .img_vsync (cmos_frame_vsync),
164 .img_data_en (img_data_en),
165 .img_data (img_data),
166 .transfer_flag (transfer_flag),
167 .eth_tx_clk (eth_tx_clk ),
168 .udp_tx_req (udp_tx_req ),
169 .udp_tx_done (udp_tx_done ),
170 .udp_tx_start_en (udp_tx_start_en),
171 .udp_tx_data (udp_tx_data ),
172 .udp_tx_byte_num (udp_tx_byte_num)
173 );
174
175 //以太网顶层模块
176 eth_top #(
177 .BOARD_MAC (BOARD_MAC), //参数例化
178 .BOARD_IP (BOARD_IP ),
179 .DES_MAC (DES_MAC ),
180 .DES_IP (DES_IP )
181 )
182 u_eth_top(
183 .sys_rst_n (rst_n ), //系统复位信号，低电平有效
184 .clk_200m (clk_200m),
185 //以太网RGMII接口
186 .eth_rxc (eth_rxc ), //RGMII接收数据时钟
187 .eth_rx_ctl (eth_rx_ctl), //RGMII输入数据有效信号
188 .eth_rxd (eth_rxd ), //RGMII输入数据
189 .eth_txc (eth_txc ), //RGMII发送数据时钟
190 .eth_tx_ctl (eth_tx_ctl), 
