9.2.3.1. 图片预处理¶
我们先来说一下图片在存入ROM之前需要进行的预处理操作。在本次实验中，我们用来存储图片的ROM是通过调用IP核，利用FPGA片上资源生成的只读存储器，但FPGA片上资源有限，生成ROM的存储空间也会受限，存储于ROM的图片大小也受到限制。
FPGA开发板上使用的芯片为Altera公司的EP4CE10F17C8芯片，存储空间为414Kbit；本次实验显示图片分辨率为100*100，色彩格式为RGB565，存储于ROM所占空间为100*100*16=160000bit=156.25Kbit。通过比较发现，芯片可生成满足要求的ROM
用来存储图片。
ROM作为只读存储器，在进行IP核设置时需要指定初始化文件， 即写入存储器中的图片数据，图片要以规定的格式才能正确写入ROM，这种格式就是MIF文件。MIF是Quartus规定的一种文件格式，文件格式示意图，具体见图 38‑2。
图 38‑2 MIF文件格式示意图
若存储数据量较小，我们可以参照上图，手动写入数据。但如果存储量较大，手动输入不太现实。本次实验中要写入100*100个数据，不可能使用手动输入，在这里我们使用Matlab软件将图片转化为MIF文件，具体步骤如下。
1、调整图片大小
考虑到ROM存储空间大小的问题，本次实验显示图片大小为100*100，但并不一定读者想要显示的图片恰好满足这一要求。若图片大小不满足要求，我们可以使用系统自带的画图软件进行调整。
以本次要显示的图片为例，进行讲解。
首先查看图片属性，检验图片大小是否满足要求，具体见图 38‑3。
图 38‑3 图片属性
由图可知，图片分辨率为103*103，不满足要求，需要进行大小调整；若图片大小满足要求，跳过此步骤。图片中的位深度位24，表示图片像素点数据位宽。
然后，右键选中图片，使用系统自带的画图工具打开图片，点击“重新调整大小”，在“调整大小和扭曲”的窗口中，去掉“保持纵横比”勾选，以“像素”为依据调整图片大小为实验要求的100*100，点击“确定”，保存图片并退出，具体见图 38‑4、图 38‑5。
图 38‑4 使用画图打开图片
图 38‑5 重新调整图片大小
2、使用Matlab软件将图片转化为MIF文件
图片大小调整完毕后，使用使用Matlab软件将图片转化为MIF文件。
首先，在工程目录下新建一个matlab文件夹，将调整好大小的图片复制到文件夹下。打开Matlab软件，新建一个*.m的脚本文件，保存到matlab文件夹中，文件名自定义，具体见图 38‑6。
图 38‑6 创建新的脚本文件
然后，在新建的脚本文件中写入以下代码，参考代码具体见代码清单 38‑1。代码中注释较为详细，理解较为容易，不再逐句讲解。
代码清单 38‑1 MIF生成代码(mif_gen.m)
1 clear %清理命令行窗口
2 clc %清理工作区
3
4 % 使用imread函数读取图片,并转化为三维矩阵
5 image_array = imread(‘logo.bmp’);
6
7 % 使用size函数计算图片矩阵三个维度的大小
8 % 第一维为图片的高度，第二维为图片的宽度，第三维为图片维度
9 [height,width,z]=size(image_array); % 100*100*3
10 red = image_array(:,:,1); % 提取红色分量，数据类型为uint8
11 green = image_array(:,:,2); % 提取绿色分量，数据类型为uint8
12 blue = image_array(:,:,3); % 提取蓝色分量，数据类型为uint8
13
14 % 使用reshape函数将各个分量重组成一个一维矩阵
15 %为了避免溢出,将uint8类型的数据扩大为uint32类型
16 r = uint32(reshape(red’ , 1 ,height*width));
17 g = uint32(reshape(green’ , 1 ,height*width));
18 b = uint32(reshape(blue’ , 1 ,height*width));
19
20 % 初始化要写入.mif文件中的RGB颜色矩阵
21 rgb=zeros(1,height*width);
22
23 % 导入的图片为24bit真彩色图片,每个像素占用24bit,RGB888
24 % 将RGB888转换为RGB565
25 % 红色分量右移3位取出高5位,左移11位作为ROM中RGB数据的第15bit到第11bit
26 % 绿色分量右移2位取出高6位,左移5位作为ROM中RGB数据的第10bit到第5bit
27 % 蓝色分量右移3位取出高5位,左移0位作为ROM中RGB数据的第4bit到第0bit
28 for i = 1:height*width
29 rgb(i) = bitshift(bitshift(r(i),-3),11)
30 + bitshift(bitshift(g(i),-2),5)
31 + bitshift(bitshift(b(i),-3),0);
32 end
33
34 fid = fopen( ‘image.mif’, ‘w+’ );
35
36 % .mif文件字符串打印
37 fprintf( fid, ‘WIDTH=16;n’);
38 fprintf( fid, ‘DEPTH=%d;nn’,height*width);
39
40 fprintf( fid, ‘ADDRESS_RADIX=UNS;n’);
41 fprintf( fid, ‘DATA_RADIX=HEX;nn’);
42
43 fprintf(fid,’%snt’,’CONTENT’);
44 fprintf(fid,’%sn’,’BEGIN’);
45
46 % 写入图片数据
47 for i = 1:height*width
48 fprintf(fid,’tt%dt:%xt;n’,i-1,rgb(i));
49 end
50
51 % 打印结束字符串
52 fprintf(fid,’tEND;’);
53
54 fclose( fid ); % 关闭文件指针
代码编写完成并保存，运行脚本文件后，会在matlab文件夹下生成一个MIF文件，查看文件，图片数据已按格式要求写入。
在调用IP核生成ROM时，将生成的MIF文件导入即可，具体方法在前面章节有详细介绍，在此不再过多叙述。但读者要注意的是，ROM深度一定要大于等于图片包含像素点个数。