69.ov5640摄像头HDMI灰度显示

（1）理论学习

灰度像素：在 RGB 颜色模型下，图像中每个像素颜色的 R、G、B 三种基色的分量值相等的像素。
由灰度像素组成的灰度图像只能表现256中颜色（或亮度），通常把灰度图像中像素的亮度称为灰度值。
灰度化处理：是指把彩色图像转化为灰色图像的处理过程，常用的方法有三种：最大值法、平均值法、加权平均值法。
最大值法：使R、G、B的值三个值中最大的一个，即：R = G = B = max(R,G,B)，用最大值法对彩色图像进行灰度化处理会使得图像的整体亮度增加。
平均值法：对R、G、B求平均值，即R = G = B = （R,G,B）/3,用平均值法对彩色图像灰度化处理会形成比较柔和的灰度图像。
加权平均值法：根据三种基色的重要性或其他指标赋予不同程度的权值，即：

由于人眼对绿色的敏感度最高，对红色的敏感度次之，对蓝色的敏感度最低，因此使 Wg > Wr > Wb 将得到比较合理的灰度图像。实验和理论推导证明，Wr = 0.299、Wg = 0.587、Wb = 0.114时效果最佳。R = G = B = (0.299R + 0.587G + 0.114B)/( 0.299 + 0.587 + 0.114) =0.299R + 0.587G +0.114B。

YUV色域：“Y"表示亮度，”U“和”V“则是色度和浓度。RGB转YUV公式如下：

（2）实验目标

使用ov5640双目摄像头的其中一个，经过灰度处理以后传入DDR3，最终在HDMI显示屏上实时显示。

（3）灰度处理模块代码及顶层模块，其余模块请参考之前实验。

module rgb_yuv
(input   wire    [15:0]  RGB565_data ,output  wire    [7:0]   Y           ,output  wire    [7:0]   U           ,output  wire    [7:0]   V           
);parameter YR = 306;  //0.299 * 1024 = 306.176
parameter YG = 601;  //0.587 * 1024 = 601.088
parameter YB = 117;  //0.114 * 1024 = 116.736
parameter YW = 0;parameter UR = -173; //-0.169 * 1024 = -173.056
parameter UG = -339; //-0.331 * 1024 = -338.944
parameter UB = 512;  //0.5    * 1024 = 512
parameter UW = 131072; //128  * 1024 = 131072parameter VR = 512;  //0.5    * 1024 = 512
parameter VG = -429; //-0.419 * 1024 = -429.056
parameter VB = -83;  //-0.081 * 1024 = -82.944
parameter VW = 131072; //128  * 1024 = 131072wire    [7:0]   R;
wire    [7:0]   G;
wire    [7:0]   B;wire    [17:0]  temp_Y;
wire    [17:0]  temp_U;
wire    [17:0]  temp_V;assign R = {RGB565_data[15:11],3'd0};
assign G = {RGB565_data[10:5],2'd0};
assign B = {RGB565_data[4:0],3'd0};assign temp_Y = YR * R + YG * G + YB * B + YW;
assign temp_U = UR * R + UG * G + UB * B + UW;
assign temp_V = VR * R + VG * G + VB * B + VW;assign Y = temp_Y[17:10];
assign U = temp_U[17:10];
assign V = temp_V[17:10];endmodule

module ov5640_yuv_ddr_hdmi
(input   wire                clk                 ,input   wire                reset_n             ,
//ov5640            input   wire                ov5640_pclk         ,input   wire                ov5640_href         ,input   wire                ov5640_vsync        ,input   wire    [7:0]       ov5640_data         ,output  wire                ov5640_scl          ,inout   wire                ov5640_sda          ,output  wire                ov5640_pwdn         ,output  wire                ov5640_rst_n        ,   
//vga-hdmi接口output  wire                vga_hsync           ,output  wire                vga_vsync           ,output  wire                vga_clk             ,output  wire                vga_rst_n           ,output  wire    [23:0]      vga_rgb             ,output  wire                vga_DE              ,
//hdmi配置端接口output  wire                ddc_scl             ,inout   wire                ddc_sda             ,
//DDR3物理接口output  wire    [14:0]		ddr3_addr           ,output  wire    [2:0]		ddr3_ba             ,output  wire    			ddr3_cas_n          ,output  wire    		    ddr3_ck_n           ,output  wire    		    ddr3_ck_p           ,output  wire    		    ddr3_cke            ,output  wire    			ddr3_ras_n          ,output  wire    			ddr3_reset_n        ,output  wire    			ddr3_we_n           ,inout   wire    [31:0]		ddr3_dq             ,inout   wire    [3:0]		ddr3_dqs_n          ,inout   wire    [3:0]		ddr3_dqs_p          ,output  wire        		ddr3_cs_n           ,output  wire    [3:0]		ddr3_dm             ,output  wire        		ddr3_odt             
);parameter H_PIXEL   =   24'd640 ;
parameter V_PIXEL   =   24'd480 ;wire            rst_n               ;
wire            cfg_done            ;
wire            ov5640_wren         ;
wire    [15:0]  RGB565_data         ;
wire    [7:0]   Y                   ;
wire    [15:0]  data_wr             ;
wire            data_rden           ;
wire    [15:0]  data_rd             ;
wire            clk_25M             ;
wire            clk_320M            ;
wire            locked              ;
wire            init_calib_complete ;
wire    [23:0]  data_in             ;
wire            init_rst_n          ;
wire            sys_init_done       ;assign rst_n  = reset_n & locked    ;
assign init_rst_n = rst_n & init_calib_complete;
assign ov5640_pwdn = 1'd0           ;
assign ov5640_rst_n = 1'd1          ;
assign vga_rst_n = rst_n            ;
assign sys_init_done = cfg_done & init_calib_complete;pll     pll_inst
(.clk_25M    (clk_25M    ),    .clk_320M   (clk_320M   ),   .reset      (~reset_n   ),.locked     (locked     ),   .clk_in1    (clk        )
);  ov5640_top      ov5640_top_inst
(.clk             (clk_25M       ),.reset_n         (reset_n       ),.sys_init_done   (sys_init_done ),.ov5640_pclk     (ov5640_pclk   ),.ov5640_href     (ov5640_href   ),.ov5640_vsync    (ov5640_vsync  ),.ov5640_data     (ov5640_data   ),.cfg_scl         (ov5640_scl    ),.cfg_sda         (ov5640_sda    ),.cfg_done        (cfg_done      ), .ov5640_wren     (ov5640_wren   ),.data_out        (RGB565_data   )
);rgb_yuv     rgb_yuv_inst
(.RGB565_data    (RGB565_data),.Y              (Y          ),.U              (),.V              ()
);assign data_wr = {Y[7:3],Y[7:2],Y[7:3]};axi_ddr3_top    axi_ddr3_top_inst
(.ddr3_clk            (clk_320M              ),.reset_n             (rst_n                 ),.pingpang            (1'd0                  ),.ui_clk              (),.ui_rst              (),.wr_b_addr           (32'd0                 ),.wr_e_addr           (H_PIXEL * V_PIXEL * 2 ),.wr_clk              (ov5640_pclk           ),.data_wren           (ov5640_wren           ),.data_wr             (data_wr               ),.wr_rst              (1'd0                  ),.rd_b_addr           (32'd0                 ),.rd_e_addr           (H_PIXEL * V_PIXEL * 2 ),.rd_clk              (clk_25M               ),.data_rden           (data_rden             ),.data_rd             (data_rd               ),.rd_rst              (1'd0                  ),.read_enable         (1'd1                  ),.rd_data_valid       (),.ddr3_addr           (ddr3_addr             ),.ddr3_ba             (ddr3_ba               ),.ddr3_cas_n          (ddr3_cas_n            ),.ddr3_ck_n           (ddr3_ck_n             ),.ddr3_ck_p           (ddr3_ck_p             ),.ddr3_cke            (ddr3_cke              ),.ddr3_ras_n          (ddr3_ras_n            ),.ddr3_reset_n        (ddr3_reset_n          ),.ddr3_we_n           (ddr3_we_n             ),.ddr3_dq             (ddr3_dq               ),.ddr3_dqs_n          (ddr3_dqs_n            ),.ddr3_dqs_p          (ddr3_dqs_p            ),.init_calib_complete (init_calib_complete   ),.ddr3_cs_n           (ddr3_cs_n             ),.ddr3_dm             (ddr3_dm               ),.ddr3_odt            (ddr3_odt              )  
);hdmi_iic    hdmi_iic_inst
(.hdmi_clk    (clk_25M   ),.reset_n     (rst_n     ),.hdmi_scl    (ddc_scl   ),.hdmi_sda    (ddc_sda   )
);vga_ctrl    vga_ctrl_inst
(.vga_clk     (clk_25M       ),.reset_n     (init_rst_n    ),.data_in     (data_in       ),.hang        (),.lie         (),.hsync       (vga_hsync     ),.vsync       (vga_vsync     ),.rgb_vga     (vga_rgb       ),.vga_DE      (vga_DE        )   
);assign vga_clk      = clk_25M;
assign data_rden    = vga_DE;
assign data_in      = {data_rd[15:11],3'b000,data_rd[10:5],2'b00,data_rd[4:0],3'b000};   endmodule

（4）实验现象：