基于PCIe總線的航空視頻采集記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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PCIe橋接口的邏輯設(shè)計(jì)最重要的部分是為它的局部總線(Local bus)提供無(wú)縫的粘合邏輯，支持PCIe的單次訪問(wèn)和burst訪問(wèn)。其接口狀態(tài)機(jī)如下：
橋片的局部總線設(shè)計(jì)了50MHz的時(shí)鐘，對(duì)32-bit數(shù)據(jù)寬度，理論上可以達(dá)到200Mb／s的吞吐率。經(jīng)過(guò)應(yīng)用軟件的實(shí)測(cè)，可以達(dá)到143Mb／s的速率，考慮到軟件的許多開(kāi)銷(xiāo)，這個(gè)速率已經(jīng)比較理想了。
5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)采用WindowsXP Embedded，軟件分為針對(duì)本硬件系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序和視頻壓縮與處理的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序把視頻存為普通播放器能播放的視頻格式，每幀視頻為256行×256列共64K像素。在驅(qū)動(dòng)軟件中，當(dāng)打開(kāi)設(shè)備時(shí)，申請(qǐng)一組緩沖，共128個(gè)緩沖。這個(gè)緩沖對(duì)應(yīng)用程序是透明的，每個(gè)緩沖可以存放一個(gè)完整的視頻幀，如圖6所示。驅(qū)動(dòng)程序中有兩個(gè)主要線程，中斷線程和數(shù)據(jù)讀出線程。
在邏輯設(shè)計(jì)時(shí)，每當(dāng)FIFO中寫(xiě)入4kx32bi時(shí)產(chǎn)生中斷，則驅(qū)動(dòng)程序的中斷線程在響應(yīng)中斷時(shí)，每次至少讀16kB。在中斷響應(yīng)讀取FIFO數(shù)據(jù)時(shí)，不要用類(lèi)似于for(；；)的軟件循環(huán)實(shí)現(xiàn)，這種策略在硬件時(shí)序上屬于單次訪問(wèn)，效率低下。只有DMA才能觸發(fā)邏輯設(shè)計(jì)中的burst周期，最大限度利用硬件性能。在啟動(dòng)DMA時(shí)，一定要使能它的burst位操作長(zhǎng)度固定為16kB。這樣，每次中斷響應(yīng)就變成了維護(hù)DMA當(dāng)前寫(xiě)入緩沖的指針，填入當(dāng)前寫(xiě)入緩沖地址，然后啟動(dòng)DMA。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/165890.htm
在應(yīng)用程序中，使用一個(gè)定時(shí)線程，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序讀取視頻數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)壓縮，存放成JPEG2000格式的視頻文件。定時(shí)讀取視頻數(shù)據(jù)的算法需要進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)槿绻麛?shù)據(jù)讀出線程太慢，中斷線程寫(xiě)入時(shí)可能覆蓋未讀走的緩沖，會(huì)造成存儲(chǔ)視頻出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)幀的現(xiàn)象，影響記錄視頻的連續(xù)性。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文采用FPGA與嵌入式CPU大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相結(jié)合的方案，在系統(tǒng)各個(gè)處理環(huán)節(jié)均充分考慮到對(duì)視頻數(shù)據(jù)采集記錄實(shí)時(shí)性和可靠性的要求，設(shè)計(jì)了機(jī)載多通道實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并且可同時(shí)采集多路視頻數(shù)據(jù)。在某型數(shù)字化對(duì)抗訓(xùn)練評(píng)估系統(tǒng)中的應(yīng)用表明，本設(shè)計(jì)方案滿(mǎn)足了預(yù)期的指標(biāo)要求，解決了載機(jī)任務(wù)系統(tǒng)多路視頻數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)記錄的關(guān)鍵問(wèn)題，在實(shí)時(shí)視頻信息采集和數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用中具有較好的通用性和擴(kuò)展性。
評(píng)論