基于PCI總線(xiàn)的電視圖像處理仿真系統

采用專(zhuān)用芯片放置在插卡電路與PCI總線(xiàn)之間，提供傳遞數據和控制信號。如PLX公司開(kāi)發(fā)的PLX9080和PLX9054系列芯片，AMCC公司的S59xx系列等。AMCC公司的S5933是一種功能強、使用靈活的PCI總線(xiàn)控制器接口芯片，采用160PQFP和208TQFP 兩種封裝形式，符合PCI局部總線(xiàn)規范，即可作為PCI總線(xiàn)目標設備(Slave)，實(shí)現基本的傳送要求，也可作為PCI總線(xiàn)主控設備(Master)訪(fǎng)問(wèn)其他總線(xiàn)設備。原理框圖如圖2所示。

S5933提供了3種物理總線(xiàn)接口：PCI總線(xiàn)接口、ADD-ON總線(xiàn)接口及外部配置存儲器(BIOS-ROM)接口，數據傳輸可以在PCI總線(xiàn)與 ADD-ON總線(xiàn)之間或與外部配置存儲器之間進(jìn)行。PCI總線(xiàn)與ADD-ON總線(xiàn)之間的傳輸可以使用3種通道：信箱寄存器通道、FIFO通道和PASS- THRU通道。

(1)信箱寄存器通道。S5933的信箱寄存器(MAILBOXES)提供雙向數據通路，主要用于多路／分路器與AD-DON總線(xiàn)之間傳輸命令和狀態(tài)信息，并可基于指定MAILBOX事件，可在PCI總線(xiàn)或ADD-ON總線(xiàn)產(chǎn)生中斷。

(2)FIFO通道。FIFO通道主要包括2個(gè)32×8FIFO，分別實(shí)現從PCI到ADD-ON和ADD-0N到PCI的數據傳輸。這2個(gè)FIFO均支持PCI總線(xiàn)主設備操作，支持突發(fā)傳輸。

(3)PASS-THRU通道。PASS-THRU傳輸通道為PCI總線(xiàn)提供一種寄存的訪(fǎng)問(wèn)端口，通過(guò)握手協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)ADD-ON上的資源。PASS-THRU通道只能作為目標設備，支持突發(fā)傳輸。

比較以上2種實(shí)現PCI接口的方案可知，用可編程邏輯器件能夠較靈活地實(shí)現所需要的功能。針對本系統PCI接口電路設計，并非要實(shí)現PCI規范中的所有功能，用可編程邏輯器件也可以提供解決問(wèn)題的方案。但為了達到PCI指標的苛刻要求，需要做大量的邏輯驗證和時(shí)序分析工作，采用S5933等PCI專(zhuān)用芯片，可以比較容易地實(shí)現PCI接口設計，大大縮短研制周期。

3 計算機數據處理

為了實(shí)現仿真功能，還需要開(kāi)發(fā)相關(guān)的圖像處理和控制接口軟件。Windows下的驅動(dòng)程序包括硬件的驅動(dòng)程序和文件系統等非物理設備的虛擬設備驅動(dòng)程序。由于Windows操作系統為了保證系統的安全性、穩定性和可移植性，對應用程序訪(fǎng)問(wèn)硬件資源加以限制，因此無(wú)論采用可編程邏輯器件或者使用專(zhuān)用接口芯片實(shí)現PCI接口設計，都需要開(kāi)發(fā)相關(guān)設備驅動(dòng)程序，實(shí)現計算機軟件對PCI硬件設備的訪(fǎng)問(wèn)。

3．1 設備驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)設備驅動(dòng)程序有多種開(kāi)發(fā)工具可以選擇。主要包括：微軟的軟件包(device drtver K6t，ddK)；Numega公司的VtoolsS；KRF-Tech公司的WinDriver。

在開(kāi)發(fā)設備驅動(dòng)程序之前首先要對硬件設備特性、總線(xiàn)結構、中斷設置、數據傳輸機制及設備內存等進(jìn)行分析。驅動(dòng)程序要完成的基本功能包括設備的初始化、對端口的讀寫(xiě)操作、中斷的設置、響應和調用以及對內存的直接讀寫(xiě)等。

3．2 仿真系統驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)

使用微軟公司功能強大的VC++高級編程語(yǔ)言編寫(xiě)圖像處理軟件。在計算機系統內存中開(kāi)辟一段空間，存儲通過(guò)PCI總線(xiàn)傳輸的數字圖像信息和受控系統反饋量，使用VC++編程實(shí)現計算機內存的讀寫(xiě)操作，憑借計算機高速運算功能，實(shí)現圖像的數字濾波、直方圖統計、二值化處理、邊緣檢測、目標特征選擇等圖像處理算法，并將采集到的圖像、反饋量和處理過(guò)的圖像、反饋量顯示到計算機監視器上，設計人員可以直接獲得圖像處理中間過(guò)程的各種數據，通過(guò)對圖像處理中間過(guò)程的監控，設計人員可以較方便發(fā)現不同圖像處理算法的優(yōu)缺點(diǎn)，從而進(jìn)行各種圖像處理算法的優(yōu)化改進(jìn)。

4 結語(yǔ)

采用本文方法設計的電視圖像仿真系統已在某武器系統對目標的紅外圖像識別、處理和控制的研制中獲得成功運用。本系統充分利用PCI總線(xiàn)的高速特性和微型計算機的數據處理自由度大，靈活可靠的特點(diǎn)，有效地解決了電視圖像的實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲和實(shí)時(shí)處理等問(wèn)題，同時(shí)為設計人員的技術(shù)儲備和系統前期設計提供幫助，具有很強的應用價(jià)值。