finish demosaic

CFA/demosaic2.v

@@ -0,0 +1,164 @@
+module demosaic2 #(
+    parameter IM_WIDTH = 512,       // 图像宽度
+    parameter IM_HEIGHT = 256,      // 图像高度
+    parameter RAW_TYPE = 3          // 0:grbg 1:rggb 2:bggr 3:gbrg
+)(
+    // 基本信号
+    input clk,
+    input reset,
+
+    // 数据输入信号
+    input data_en,
+    input [15:0] data_in [2:0],     // 数据输入线，0、1、2分别表示第一、二、三行
+    output reg data_que,            // 数据请求线，高电平：请求三个数据，直到读取完才拉低
+    output reg data_line,           // 新一行请求数据线，高电平：请求九个数据，直到读取完才拉低
+
+    // en: 输出数据有效信号，高电平有效
+    output reg out_en, 
+    output reg [15:0] out_r,
+    output reg [15:0] out_g,
+    output reg [15:0] out_b
+);
+
+    // 常量，包括状态机
+    localparam IM_SIZE = IM_HEIGHT * IM_WIDTH;
+    localparam READ_DATA = 0;
+    localparam COLOR_GEN = 1;
+    localparam WRITE_DATA = 2;
+    localparam SLIDE_WINDOW = 3;
+
+    // 寄存器
+    reg [2:0] state, nextState;
+    reg [15:0] data_cache [2:0][2:0]; // 缓存颜色数据，行列3x3
+    reg [11:0] pos_x, pos_y; // 滑动窗口左上角位置
+    reg [1:0] cnt_data; // 记录输入数据数量，最大值256
+    reg [1:0] raw_type;
+    reg [15:0] red, blue, green;
+
+    // 三段状态机实现，窗口滑动，颜色计算
+    // 状态切换
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset)
+            state <= READ_DATA;
+        else
+            state <= nextState;
+    end 
+
+    // 下一状态更新
+    always @(*) begin
+        case (state)
+            // 记录够3x3个数据后，进行rgb转换
+            READ_DATA: nextState = (cnt_data >= 3) ? COLOR_GEN : READ_DATA;
+            COLOR_GEN: nextState = WRITE_DATA;
+            WRITE_DATA: nextState = SLIDE_WINDOW;
+            SLIDE_WINDOW: nextState = READ_DATA;
+        endcase
+    end
+
+    // 各状态执行的操作
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            // 外部输出初始化
+            out_en <= 0;
+            out_r <= 0;
+            out_g <= 0;
+            out_r <= 0;
+            data_que <= 0;
+            data_line <= 1;
+
+            // 内部寄存器初始化
+            pos_x <= 0;
+            pos_y <= 0;
+            cnt_data <= 0;
+            raw_type <= RAW_TYPE;
+        end
+        else begin
+            // 状态机执行
+            case (state)
+                // 读取数据
+                READ_DATA: begin
+                    data_que <= 1;
+                    if (cnt_data < 2)
+                        data_line <= 1;
+
+                    if (data_en) begin
+                        data_cache[cnt_data][0] <= data_in[0];
+                        data_cache[cnt_data][1] <= data_in[1];
+                        data_cache[cnt_data][2] <= data_in[2];
+                        cnt_data <= cnt_data + 1;
+                    end
+                end 
+
+                COLOR_GEN: begin
+                    // 取消数据请求
+                    data_que <= 0;
+                    data_line <= 0;
+
+                    // 生成rgb图像
+                    case (raw_type)
+                        0: begin // Missing B, R on G
+                            red <= (data_cache[0][1] + data_cache[2][1]) / 2;
+                            blue <= (data_cache[1][0] + data_cache[1][2]) / 2;
+                            green <= data_cache[1][1];
+                        end
+
+                        1: begin // Missing G, R on B
+                            green <= (data_cache[0][1] + data_cache[1][0] + data_cache[1][2] + data_cache[2][1]) / 4;
+                            red <= (data_cache[0][0] + data_cache[0][2] + data_cache[2][0] + data_cache[2][2]) / 4;
+                            blue <= data_cache[1][1];
+                        end
+
+                        2: begin // Missing G, B on R
+                            green <= (data_cache[0][1] + data_cache[1][0] + data_cache[1][2] + data_cache[2][1]) / 4;
+                            blue <= (data_cache[0][0] + data_cache[0][2] + data_cache[2][0] + data_cache[2][2]) / 4;
+                            red <= data_cache[1][1];
+                        end
+
+                        3: begin // Missing B, R on G
+                            blue <= (data_cache[0][1] + data_cache[2][1]) / 2;
+                            red <= (data_cache[1][0] + data_cache[1][2]) / 2;
+                            green <= data_cache[1][1];
+                        end
+                    endcase
+                    raw_type <= raw_type + 1;
+                end
+
+                WRITE_DATA: begin
+                    out_en <= 1;
+                    out_r <= red;
+                    out_b <= blue;
+                    out_g <= green;
+                    
+                end
+
+                SLIDE_WINDOW: begin
+                    // 恢复相关寄存器变量
+                    out_en <= 0;
+
+                    // 记录位置寄存器自增，并处理缓存数据
+                    pos_x <= pos_x + 1;
+                    if (pos_x >= IM_WIDTH - 2) begin
+                        cnt_data <= 0;
+                        pos_x <= 0;
+                        pos_y <= pos_y + 1;
+                        // if (pos_y >= IM_HEIGHT - 2)
+                        //     pos_y <= 0;
+                    end
+                    else begin
+                        cnt_data <= 2;
+                        
+                        // 窗口右移
+                        data_cache[0][0] = data_cache[0][1];
+                        data_cache[1][0] = data_cache[1][1];
+                        data_cache[2][0] = data_cache[2][1];
+                        data_cache[0][1] = data_cache[0][2];
+                        data_cache[1][1] = data_cache[1][2];
+                        data_cache[2][1] = data_cache[2][2];
+                    end
+                end
+            endcase
+        end
+    end 
+
+endmodule
+

isp.v

@@ -1,14 +1,40 @@
 `timescale 1ns/1ps
 
 module isp #(
-    parameter IN_WIDTH = 1936;
+    parameter IN_WIDTH = 1936,
-    parameter IN_HEIGHT = 1088;
+    parameter IN_HEIGHT = 1088,
-    parameter OUT_WIDTH = 1920;
+    parameter OUT_WIDTH = 1936 - 2,
-    parameter OUT_HEIGHT = 1080;
+    parameter OUT_HEIGHT = 1088 - 2,
+    parameter RAW_TYPE = 3          // 0:grbg 1:rggb 2:bggr 3:gbrg
 ) (
-    input clk;
+    // 基本信号
-    input reset;
+    input clk,
+    input reset,
 
+    // 数据输入信号
+    input data_en,
+    input [15:0] data_in [2:0],     // 数据输入线，0、1、2分别表示第一、二、三行
+    output reg data_que,            // 数据请求线，高电平：请求三个数据，直到读取完才拉低
+    output reg data_line,           // 新一行请求数据线，高电平：请求九个数据，直到读取完才拉低
+
+    // en: 输出数据有效信号，高电平有效
+    output reg out_en, 
+    output reg [15:0] out_r,
+    output reg [15:0] out_g,
+    output reg [15:0] out_b
 );
+
+    demosaic2 #(IN_WIDTH, IN_HEIGHT, RAW_TYPE) CFA (
+        .clk(clk),
+        .reset(reset),
+        .data_en(data_en),
+        .data_in(data_in),
+        .data_que(data_que),
+        .data_line(data_line),
+        .out_en(out_en),
+        .out_r(out_r),
+        .out_g(out_g),
+        .out_b(out_b)
+    );
     
 endmodule