基于PCI總線的電視圖像處理仿真系統(tǒng)

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、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總線目標設(shè)備(Slave)，實現(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器之間進行。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。

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

(2)FIFO通道。FIFO通道主要包括2個32×8FIFO，分別實現(xiàn)從PCI到ADD-ON和ADD-0N到PCI的數(shù)據(jù)傳輸。這2個FIFO均支持PCI總線主設(shè)備操作，支持突發(fā)傳輸。

(3)PASS-THRU通道。PASS-THRU傳輸通道為PCI總線提供一種寄存的訪問端口，通過握手協(xié)議訪問ADD-ON上的資源。PASS-THRU通道只能作為目標設(shè)備，支持突發(fā)傳輸。

比較以上2種實現(xiàn)PCI接口的方案可知，用可編程邏輯器件能夠較靈活地實現(xiàn)所需要的功能。針對本系統(tǒng)PCI接口電路設(shè)計，并非要實現(xiàn)PCI規(guī)范中的所有功能，用可編程邏輯器件也可以提供解決問題的方案。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序分析工作，采用S5933等PCI專用芯片，可以比較容易地實現(xiàn)PCI接口設(shè)計，大大縮短研制周期。

3 計算機數(shù)據(jù)處理

為了實現(xiàn)仿真功能，還需要開發(fā)相關(guān)的圖像處理和控制接口軟件。Windows下的驅(qū)動程序包括硬件的驅(qū)動程序和文件系統(tǒng)等非物理設(shè)備的虛擬設(shè)備驅(qū)動程序。由于Windows操作系統(tǒng)為了保證系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可移植性，對應(yīng)用程序訪問硬件資源加以限制，因此無論采用可編程邏輯器件或者使用專用接口芯片實現(xiàn)PCI接口設(shè)計，都需要開發(fā)相關(guān)設(shè)備驅(qū)動程序，實現(xiàn)計算機軟件對PCI硬件設(shè)備的訪問。

3．1 設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)

開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序有多種開發(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。

在開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序之前首先要對硬件設(shè)備特性、總線結(jié)構(gòu)、中斷設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸機制及設(shè)備內(nèi)存等進行分析。驅(qū)動程序要完成的基本功能包括設(shè)備的初始化、對端口的讀寫操作、中斷的設(shè)置、響應(yīng)和調(diào)用以及對內(nèi)存的直接讀寫等。

3．2 仿真系統(tǒng)驅(qū)動程序的開發(fā)

使用微軟公司功能強大的VC++高級編程語言編寫圖像處理軟件。在計算機系統(tǒng)內(nèi)存中開辟一段空間，存儲通過PCI總線傳輸?shù)臄?shù)字圖像信息和受控系統(tǒng)反饋量，使用VC++編程實現(xiàn)計算機內(nèi)存的讀寫操作，憑借計算機高速運算功能，實現(xiàn)圖像的數(shù)字濾波、直方圖統(tǒng)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、反饋量和處理過的圖像、反饋量顯示到計算機監(jiān)視器上，設(shè)計人員可以直接獲得圖像處理中間過程的各種數(shù)據(jù)，通過對圖像處理中間過程的監(jiān)控，設(shè)計人員可以較方便發(fā)現(xiàn)不同圖像處理算法的優(yōu)缺點，從而進行各種圖像處理算法的優(yōu)化改進。

4 結(jié)語

采用本文方法設(shè)計的電視圖像仿真系統(tǒng)已在某武器系統(tǒng)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(tǒng)充分利用PCI總線的高速特性和微型計算機的數(shù)據(jù)處理自由度大，靈活可靠的特點，有效地解決了電視圖像的實時采集、傳輸、存儲和實時處理等問題，同時為設(shè)計人員的技術(shù)儲備和系統(tǒng)前期設(shè)計提供幫助，具有很強的應(yīng)用價值。