闲庭信步使用图像验证平台加速FPGA的开发：第四课——RGB转HSV的FPGA实现

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本系列只讲RGB转HSV的FPGA实现，至于其它的请参阅上个系列的相关章节。

RGB转HSV的公式如下所示，很明显，s和v的计算相对比较简单，主要是h的计算稍微复杂，涉及到加减乘法。

首先分析一下，能不能避免除法的运算？无论是max还是max-min，都是根据像素点随时变化的，也就是说除数不是常数，这种情况下必须使用除法，所以除法是不可以避免的。

然后就是乘法，发现乘法中有一个固定数60，这就好办了，可以将乘法转变成加减法。怎么转变呢？我们知道，60=64-4，为什么这样分解，而不是分解成50+10呢？其实成工在前面也讲过，对于2的n次方的乘法，直接移n位即可，所以64就是将乘数左移6位，4就是将乘数左移2位，然后再将这两个移位后的数相减，就完成了和60相乘的计算。

然后我们来安排一下h的计算的时钟周期，由于有除法的运算，我们给除法安排一个完整的时钟周期；但是进行除法运算前，要不除数和被除数准备好，也就是计算出60*x和max-min，所以第一个时钟周期完成60*x和max-min的计算，第二个时钟周期完成除法运算，第三个时钟周期完成最后的加法和取值范围的判断；而s的除法运算，可以安排在第二个时钟周期，也可以安排在第三个时钟周期。

在src文件夹下的rgb文件夹中，rgb2hsv.sv模块就是完成图像的RGB到HSV的转换。如下，第一个时钟周期完成除法中除数和被除数的计算，其中124行到134行的模块就是将60*x操作转变成x<<6-x<<2的操作。

第一个时钟周期再结合相关的组合逻辑，就可以完成除法需要的除数和被除数的运算。

第二个时钟周期，只完成除法运算。

第三个时钟周期，完成最后的加法运算。

s和v的运算也放在了第三个时钟周期。

最后，将图像控制相关的场同步，行同步和数据有效信号延时三拍进行同步。

在src的top模块中，例化rgb2hsv模块。

同理，在仿真文件tb_image_sim中，先将RGB的图像通过图像测试平台的rgb2hsv_fpga这个task进行转换，同时将图像的数据给到FPGA的rgb2hsv模块进行硬件的仿真，等一帧图像处理完（frame_done信号拉高），生成相关的图片，并将图像测试平台和FPGA硬件仿真的结果进行比对。

最后我们双击sim文件夹下的top_tb.bat文件，完成系统的自动化仿真。

可以看到在modelsim的Transcript有如下的打印信息，图像测试平台和FPGA硬件仿真的结果一致。

最后我们打开img文件夹，也可以看到图像测试平台和FPGA硬件仿真的结果是一致的。