verilog 图片翻转.doc-资料库

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大作业说明书一、说明该设计说明书是由电科一班徐敏、电科二班郑芃、王刘辰、电科三班史亚峰、史向男、宋博合作完成的 “图像旋转”的作业说明书。本文主要包括作业简述部分、设计思路、verilog 代码、、C++代码以及一些参考资料等。二、作业简述  用 verilog 语言描述实现把 lena 图像（也可以是其他图像）（256*256 像素）顺时针

旋转 90 度。  要求分组完成 3-6 人一组,自由组队，至少三人，不可独立完成，自行合理安排组内每个成员的工作，工作量大致适中。抄袭判不及格  考试之前打印上交：原代码、仿真结果、设计说明书、工作报告中包括每个人的工作总结。  原始图像如果不是 256*256*24bit 格式的 BMP 图片，首先用画图工具转成 256*256 的大小*24bit 格式。  任务提示：  了解 BMP 位图的格式，verilog 中所写的要能 testbench 中读写 BMP 文件中的像素点阵。  了解数字集成电路的设计与验证的一般方法  进行模块划分，可以分成三个以上的模块，一个专门负责按时钟节拍读取数据，然后数据经过缓存之后逆时针旋转 90 度输出。  多借助互联网查阅相关资料、语法等  如有必要，可以用 C 语言针对该原始图像提出二进制数据转化为文本型数据再存储成数据文件，供 verilog 模块调用。三、设计思路第一步，将 bmp 图片转换成二进制流，并且转存为 txt 文件。对于 24bit 位深的 BMP 文件，其前 54 个字节是关于文件头信息的（具体见下面的参考资料），之后的数据全是像素点的信息，每一个像素点 3 个字节，共计 196608 字节的像素点信息。这个部分我们利用 C++程序进行转化。第二步，利用 Verilog 程序对图像进行旋转。这部分我们采用了一个算法，具体就是先从把 txt 文件里的像素信息读取到一个存储器里，再利用重新编排像素信息的存放位置的方式，具体就是对的数据经过一定的算法转存到另一个存储器，然后将数据写到文件里，从而实现对图像的旋转。四、参考资料：（摘自互联网） BMP 文件可分为四个部分：位图文件头、位图信息头、彩色板、图像数据阵列。一、图像文件头 1）1：(这里的数字代表的是"字",即两个字节,下同)图像文件头。424Dh=’BM’，表示是 Windows 支持的 BMP 格式。 2）2-3：整个文件大小。4690 0000，为 00009046h=36934。 3）4-5：保留，必须设置为 0。 4）6-7：从文件开始到位图数据之间的偏移量。4600 0000，为 00000046h=70，上面的文件头就是 35 字=70 字节。二、位图信息头 5）8-9：位图图信息头长度。 6）10-11：位图宽度，以像素为单位。8000 0000，为 00000080h=128。 7）12-13：位图高度，以像素为单位。9000 0000，为 00000090h=144。 8）14：位图的位面数，该值总是 1。0100，为 0001h=1。 9）15：每个像素的位数。有 1（单色），4（16 色），8（256 色），16（64K 色，高彩色），24（16M 色，真彩色），32（4096M 色，增强型真彩色）。1000 为 0010h=16。 - 1 -

10）16-17：压缩说明：有 0（不压缩），1（RLE 8，8 位 RLE 压缩），2（RLE 4， 4 位 RLE 压缩，3（Bitfields，位域存放）。RLE 简单地说是采用像素数+像素值的方式进行压缩。T408 采用的是位域存放方式，用两个字节表示一个像素，位域分配为 r5b6g5。图中 0300 0000 为 00000003h=3。 11）18-19：用字节数表示的位图数据的大小，该数必须是 4 的倍数，数值上等于（≥位图宽度的最小的 4 的倍数）×位图高度×每个像素位数。0090 0000 为 00009000h=80 ×90×2h=36864。 12）20-21：用象素/米表示的水平分辨率。A00F 0000 为 0000 0FA0h=4000。 13）22-23：用象素/米表示的垂直分辨率。A00F 0000 为 0000 0FA0h=4000。 14）24-25：位图使用的颜色索引数。设为 0 的话，则说明使用所有调色板项。 15）26-27：对图象显示有重要影响的颜色索引的数目。如果是 0，表示都重要。三、彩色板 16）28-....(不确定)：彩色板规范。对于调色板中的每个表项，用下述方法来描述 RGB 的值： 1 字节用于蓝色分量 1 字节用于绿色分量 1 字节用于红色分量 1 字节用于填充符(设置为 0) 对于 24-位真彩色图像就不使用彩色板，因为位图中的 RGB 值就代表了每个象素的颜色。如，彩色板为 00F8 0000 E007 0000 1F00 0000 0000 0000，其中： 00FB 0000 为 FB00h=1111100000000000（二进制），是红色分量的掩码。 E007 0000 为 07E0h=0000011111100000（二进制），是绿色分量的掩码。 1F00 0000 为 001Fh=0000000000011111（二进制），是红色分量的掩码。 0000 0000 总设置为 0。将掩码跟像素值进行“与”运算再进行移位操作就可以得到各色分量值。看看掩码，就可以明白事实上在每个像素值的两个字节 16 位中，按从高到低取 5、6、5 位分别就是 r、g、b 分量值。取出分量值后把 r、g、b 值分别乘以 8、4、8 就可以补齐第个分量为一个字节，再把这三个字节按 rgb 组合，放入存储器（同样要反序），就可以转换为 24 位标准 BMP 格式了。对于 24bit 的 bmp 格式的图片，没有颜色表项。所以前 54 个字节表示一些文件的信息。后面的信息就是像素阵列的一些东西，对于 24bit 的 bmp 图片，其每一个像素占据 3 个字节。对于 256×256 的位图，其像素阵列占据的字节数是 196608（30000H），总共 196662（30036H）。本作业使用的原始图像为： - 2 -

五、源代码 1.bmp 文件转二进制文件并存入 verilog 可读的 txt 文件中此过程中采用 c++编程将一幅.bmp 文件先去掉头文件，然后将去掉头文件的剩余内容每个字节转变为八位二进制并存 file.txt 文件中，代码如下： #include #include void main() { short int shi1[27]; bool shi2[3]; int n=256*256; ifstream picture("file1.bmp",ios::binary); ofstream outfile("file.txt",ios::binary); picture.read((char *)shi1,sizeof(shi1)); for (int i=0;i

} for(k=0;k<8;k++)outfile<

current_position=256*(255-row)+column; @(posedge clk) ram24bit2[current_position]=ram24bit1[post_position]; end end initial begin wait (column==256) for(x=0;x<=size24;x=x+1) $fwrite(file,"%h ",ram24bit2[x]); $fclose(file); $readmemh("ram24bit2.txt",mem1); file2=$fopen("final.txt"); for(i=0;i<=size24;i=i+1) begin @(posedge clk) {mem2[i*3],mem2[i*3+1],mem2[i*3+2]}=mem1[i]; for(j=0;j<3;j=j+1) $fwrite(file2,"%d ",mem2[i*3+j]); end $fclose(file2); end endmodule ram24bit2.txt 内容如下： Final.txt 内容如下： - 5 -

3.由 txt 转换成 bmp 文件将第一步去掉的头文件加到有第三步输出的文件前面组建 bmp 文件此过程由 c++实现，代码如下： #include #include void main() {char ch; int a[256*256],s[8]; ifstream touwenjian("file1.dat",ios::in|ios::binary); ifstream xiangsuzhi("result.txt",ios::in|ios::binary); ofstream shuchutu("tupian.bmp",ios::out|ios::binary); while(touwenjian.get(ch)) shuchutu.put(ch); for(int i=0;i<256*256;i++) { xiangsuzhi>>a[i];} for(int j=0;j<256*256;j++) { for(int k=0;k<8;k++) { s[k]=a[j]%2; a[j]=a[j]/2; - 6 -

} } for(k=0;k<8;k++)shuchutu<

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