基于PCI總線的電視圖像處理仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2 PCI總線視頻信號處理卡
PCI總線視頻處理卡由模擬視頻信號處理、視頻信號A／D轉(zhuǎn)換、PCI總線數(shù)據(jù)采集和信號傳輸?shù)炔糠纸M成。
2．1 視頻處理和視頻A／D轉(zhuǎn)換
視頻信號經(jīng)過電纜傳輸后有一定的衰減并且迭加上噪聲信號，對A／D轉(zhuǎn)換前的原始視頻信號進(jìn)行放大和濾波處理，可以有效增強(qiáng)視頻信息，降低噪聲干擾。視頻A／D轉(zhuǎn)換芯片可供選擇的種類比較多，如SAA7111，BT218等。
2．2 PCI總線數(shù)據(jù)采集和信號傳輸
PCI總線是成組數(shù)據(jù)的瘁發(fā)傳輸，每組數(shù)據(jù)是由一個(gè)地址信號和一系列的數(shù)據(jù)信號組成，PCI總線采用地址和數(shù)據(jù)復(fù)用結(jié)構(gòu)，大大減少了信號數(shù)量，但PCI總線規(guī)范仍然十分復(fù)雜，其接口的實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)ISA、EISA總線困難，連接到PCI總線上的設(shè)備可分為主控設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備兩類，目標(biāo)設(shè)備最少需要47個(gè)信號，主控設(shè)備最少需要49個(gè)信號，其中包括數(shù)據(jù)／地址復(fù)用總線、接口控制線、仲裁、總線命令、系統(tǒng)線等。在設(shè)計(jì)中，可采用以下兩種方案實(shí)現(xiàn)PCI總線的接口設(shè)計(jì)：
2．2．1 采用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)PCI接口設(shè)計(jì)
目前幾乎所有的可編程邏輯器件廠商均有用于微型計(jì)算機(jī)接口的典型的PLD產(chǎn)品。多數(shù)廠家還提供用VHDL、Verilog、AHDL編制的PCI總線接口核心設(shè)計(jì)模塊。利用這些模塊可編程邏輯器件可以實(shí)現(xiàn)簡單的PCI總線接口設(shè)計(jì)。由于可編程邏輯器件自身的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)PCI接口設(shè)計(jì)時(shí)有更多的思維想象空間。
雖然使用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)PCI接口具有靈活的特點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)中仍存在以下需要關(guān)注的問題：
(1)PCI具有順從性的特點(diǎn)，幾乎所有包含高性能數(shù)據(jù)和控制路徑中的邏輯都需要1個(gè)PCI系統(tǒng)時(shí)間的拷貝，這與PCI苛刻的負(fù)載要求相矛盾。另外，在完成某些功能如數(shù)據(jù)突發(fā)傳送時(shí)，往往需要很多時(shí)鐘負(fù)載，而時(shí)鐘上升沿到輸出有效時(shí)間必須小于11 ns，這進(jìn)一步加重時(shí)鐘扇出問題。
(2)PCI規(guī)范對傳輸數(shù)據(jù)的7 ns建立時(shí)間要求苛刻，有時(shí)在設(shè)計(jì)中要使用模擬延遲來解決。
(3)任何完善的PCI接口器件都必須提供PCI配置空間，實(shí)現(xiàn)PCI規(guī)定功能需要完成邏輯校驗(yàn)、地址譯碼、實(shí)現(xiàn)配置所需的各類寄存器等基本要求，選用的可編程器件對其邏輯門的容量有較大的要求。
此外，在使用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)插卡電路時(shí)還需加入FIFO、用戶寄存器、后端設(shè)備接口等電路，在一定程度上增大了電路設(shè)計(jì)的難度。
2．2．2 選用PCI總線控制器專用芯片
采用專用芯片放置在插卡電路與PCI總線之間，提供傳遞數(shù)據(jù)和控制信號。如PLX公司開發(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(qiáng)、使用靈活的PCI總線控制器接口芯片，采用160PQFP和208TQFP 兩種封裝形式，符合PCI局部總線規(guī)范，即可作為PCI總線目標(biāo)設(shè)備(Slave)，實(shí)現(xiàn)基本的傳送要求，也可作為PCI總線主控設(shè)備(Master)訪問其他總線設(shè)備。原理框圖如圖2所示。
S5933提供了3種物理總線接口：PCI總線接口、ADD-ON總線接口及外部配置存儲(chǔ)器(BIOS-ROM)接口，數(shù)據(jù)傳輸可以在PCI總線與 ADD-ON總線之間或與外部配置存儲(chǔ)器之間進(jìn)行。PCI總線與ADD-ON總線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。
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