从 RGB 到 YUV 的图像格式转换的 HDL 代码生成

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此示例说明如何从将图像格式从 RGB 转换为 YUV 的 MATLAB® 设计生成 HDL 代码。

MATLAB 设计和测试平台

design_name = 'mlhdlc_rgb2yuv';
testbench_name = 'mlhdlc_rgb2yuv_tb';

查看 MATLAB 设计：

open(design_name)

function [x_out, y_out, y_data_out, u_data_out, v_data_out] = ...
                        mlhdlc_rgb2yuv(x_in, y_in, r_in, g_in, b_in)
%#codegen

%   Copyright 2011-2019 The MathWorks, Inc.

persistent RGB_Reg YUV_Reg
persistent x1 x2 y1 y2

if isempty(RGB_Reg)
    RGB_Reg = zeros(3,1);
    YUV_Reg = zeros(3,1);
    x1 = 0; x2 = 0; y1 = 0; y2 = 0;
end

D = [.299  .587  .144; -.147 -.289  .436; .615 -.515 -.1];
C = [0; 128; 128];

RGB = [r_in; g_in; b_in];

YUV_1 = D*RGB_Reg;
YUV_2 = YUV_1 + C;
RGB_Reg = RGB;

y_data_out = round(YUV_Reg(1));
u_data_out = round(YUV_Reg(2));
v_data_out = round(YUV_Reg(3));
YUV_Reg = YUV_2;

x_out = x2; x2 = x1; x1 = x_in;
y_out = y2; y2 = y1; y1 = y_in;

查看 MATLAB 测试平台：

open(testbench_name);

FRAMES = 1;
WIDTH = 752;
HEIGHT = 480;
HBLANK = 10;%748;
VBLANK = 10;%120;

%   Copyright 2011-2019 The MathWorks, Inc.

vidData = double(imread('mlhdlc_img_yuv.png'));

for f = 1:FRAMES
    vidOut = zeros(HEIGHT, WIDTH, 3);
    
    for y = 0:HEIGHT+VBLANK-1
        for x = 0:WIDTH+HBLANK-1
            if y >= 0 && y < HEIGHT && x >= 0 && x < WIDTH
                b = vidData(y+1,x+1,1);
                g = vidData(y+1,x+1,2);
                r = vidData(y+1,x+1,3);
            else
                b = 0; g = 0; r = 0;
            end           

            [xOut, yOut, yData, uData, vData] = ...
                mlhdlc_rgb2yuv(x, y, r, g, b);

            if yOut >= 0 && yOut < HEIGHT && xOut >= 0 && xOut < WIDTH
                vidOut(yOut+1,xOut+1,:) = [yData vData uData];
            end     
        end  
    end
    
    figure(1);
    subplot(1,2,1); 
    imshow(uint8(vidData));
    subplot(1,2,2); 
    imshow(ycbcr2rgb(uint8(vidOut)));
    drawnow;                
end

测试 MATLAB 算法

为避免运行时错误，请使用测试平台对设计进行仿真。

mlhdlc_rgb2yuv_tb

创建 HDL Coder™ 工程

要从 MATLAB 设计生成 HDL 代码，请执行以下操作：

1.创建一个 HDL Coder 工程：

coder -hdlcoder -new mlhdlc_rgb_prj

2.将文件 mlhdlc_rgb2yuv.m 作为 MATLAB 函数添加到工程中，并将 mlhdlc_rgb2yuv_tb.m 作为 MATLAB 测试平台添加。

3.点击 Autodefine types 以使用为 MATLAB 函数 mlhdlc_rgb2yuv 的输入和输出推荐的类型。

有关创建和填充 MATLAB HDL Coder 工程的更完整教程，请参考Generate HDL Code from MATLAB Algorithms。

运行定点转换和 HDL 代码生成

  1. 点击工作流顾问按钮以启动工作流顾问。

  2. 右键点击 HDL 代码生成任务，然后选择运行到选定任务。

将为 MATLAB 设计生成 HDL 文件 mlhdlc_rgb2yuv_fixpt.vhd。要检查滤波器设计的生成 HDL 代码，请点击“代码生成日志”窗口中的 HDL 文件超链接。