以Linux为系统基于DSP的视频检测方案

视频检测技术已广泛应用于工业控制、智能交通、设备制造等很多领域。传统的视频检测往往采用工控机作为其视频处理器来实现其功能。这种方法往往由于工控机处理速度的问题，无法实现对各个不同方向同时进行视频检测，而且由于视频检测处理过程需要占用大量的处理时间，因而无法实现实时的远程控制功能。

现在在远程控制和通信方面，基于DOS和Windows操作系统的通信平台得到普遍的引用，但是DOS操作系统作为单任务操作系统，无法实现多任务功能和实时处理的需要；而Windows操作系统作为视窗操作系统，其系统的稳定性和实时性也无法和实时多任务嵌入式操作相比拟。

本文提出一种以DSP作为视频检测处理芯片，以Linux为操作系统的嵌入式系统设计方法。

1 系统结构

本系统的研发主要包括视频检测卡和x86通信平台的设计2个部分。视频检测卡主要包括模拟图像采集、转换、DSP视频检测3个部分，每块交换参数检测卡扩充PCI总线接口，插在通信研发平台的PCI总线插口上，通过PCI总线同通信平台交换数据。通信平台处理多块交通参数检测卡的通信问题，将视频检测卡通过PCI总线传送过来的视频检测数据实时通过网络传送给控制中央。系统的功能方框图如图1所示。



根据系统设计需要，视频检测卡功能主要分为：模拟图像采集、模拟图像A/D转换、数据缓存连同DSP视频检测5个部分。视频检测卡流程如图2所示。



本系统采用PhilIPs公司的SAA7111A来实现模拟图像A/D转换。该芯片可实现多路选通、锁相和时序、时钟产生和测试、ADC、亮色分离等功能。其输出能够具备如下格式：YUV 4：1：1（12bit）、YUV 4：2：2（16bit）、YUV 4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP处理芯片和SA7111A的时序不同，能够通过CPLD进行逻辑控制FIFO来完成数据缓存的功能。

DSP是实时信号处理的核心。本系统采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。该芯片属C6000的定点系列，C6211在这个系列中是性价比最高的一种。C6211处理器由3个主要部分组成：CPU内核、存储器和外设。集成外设包括EDMA控制器、外存储器接口（EMIF）、主机口（HPI）、多通道缓冲接口（McBSP）、定时器、中断选择子、JTAG接口、PowerDown逻辑连同PLL时钟发生器。通过EMIF接口扩充SDRAM，而PCI总线控制芯片的扩展通过HPI接口。

PCI总线的接口芯片PCI9050，主要包括PCI总线信号接口和本地总线（LOCAL BUS）信号。在硬件设计时，只需将本地总线信号的接口通过电平转换连接到DSP的HPI接口，同时扩展PCI接口就能够完成其硬件电路设计。

2 通信研发平台的嵌入式系统设计

通信研发平台以x86为核心器件，扩充PCI总线，通过Modem拨号，实现x86和Internet的连接。

2.1 PCI总线设备驱动

PCI设备有3种物理空间：配置空间、存储器空间和I/O空间。配置空间是长度为256字节的一段连接空间，空间的定义如图3所示。在配置空间中只读空间有设备标识、供给商代码、修改版本、分类代码连同头标类型。其中供给商代码用来标识设备供给商的代码；设备标识用来标识某一特别的设备；修改版本标识设备的版本号；分类代码用来标识设备的种类；头标类型用来标识头类型连同是否为多功能设备。除供给商代码之外，其他字段的值由供给商分配。

命令字段寄存器用来提供设备响应的控制命令字；状态字段用来记录PCI总线相关事件。

基地址寄存器最重要的功能是分配PCI设备的系统地址空间。在基地址寄存器中，bit0用来标识是存储器空间还是I/O地址空间。基地址寄存器映射到存储器空间时bit0为“0”，映射到I/O地址空间时bit0为“1”。基地址空间中其他一些内容用来表示PCI设备地址空间映射到系统空间的起始物理地址。地址空间大小通过向基地址寄存器写全“1”，然后读取其基地址的值来得到。

PCI设备的驱动过程主要包括下面几个步骤。

首先，PCI设备的查找。在嵌入式操作系统中一般提供相应的API函数，在Linux操作系统中通过函数pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)能够找到供给商代码为PCI-ID，设备标识为PCI-DEVICE的第n(index+1)个设备，并且返回总线号和功能号，分别保存于bus和devfn中。

第2步，PCI设备的配置。通过操作系统提供的API函数访问PCI设备的配置空间，配置PCI设备基址寄存器的配置、中断配置、ROM基地址寄存器的配置等，这样可以得到PCI的存储器空间和I/O地址空闲映射，设备的中断号等。在Linux操作系统中，访问PCI设备配置空间的API函数有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等，它们分别完成对PCI设备配置空间的读写操作。

第3步，根据PCI设备的配置参数，对不同的设备编写初始化程序、中断服务程序以及对PCI设备存储空间的访问程序。