基于PCI总线的数字图像处理仿真系统设计方案

2.2.2 选用PCI总线控制器专用芯片

采用专用芯片放置在插卡电路与PCI总线之间，提供传递数据和控制信号。如PLX公司开发的PLX9080和PLX9054系列芯片，AMCC公司的S59xx系列等。AMCC公司的S5933是一种功能强、使用灵活的PCI总线控制器接口芯片，采用160PQFP和208TQFP 两种封装形式，符合PCI局部总线规范，即可作为PCI总线目标设备(Slave)，实现基本的传送要求，也可作为PCI总线主控设备(Master)访问其他总线设备。原理框图如图2所示。

S5933提供了3种物理总线接口：PCI总线接口、ADD-ON总线接口及外部配置存储器(BIOS-ROM)接口，数据传输可以在PCI总线与 ADD-ON总线之间或与外部配置存储器之间进行。PCI总线与ADD-ON总线之间的传输可以使用3种通道：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)提供双向数据通路，主要用于多路/分路器与AD-DON总线之间传输命令和状态信息，并可基于指定MAILBOX事件，可在PCI总线或ADD-ON总线产生中断。

(2)FIFO通道。FIFO通道主要包括2个32×8FIFO，分别实现从PCI到ADD-ON和ADD-0N到PCI的数据传输。这2个FIFO均支持PCI总线主设备操作，支持突发传输。

(3)PASS-THRU通道。PASS-THRU传输通道为PCI总线提供一种寄存的访问端口，通过握手协议访问ADD-ON上的资源。PASS-THRU通道只能作为目标设备，支持突发传输。

比较以上2种实现PCI接口的方案可知，用可编程逻辑器件能够较灵活地实现所需要的功能。针对本系统PCI接口电路设计，并非要实现PCI规范中的所有功能，用可编程逻辑器件也可以提供解决问题的方案。但为了达到PCI指标的苛刻要求，需要做大量的逻辑验证和时序分析工作，采用S5933等PCI专用芯片，可以比较容易地实现PCI接口设计，大大缩短研制周期。

3 计算机数据处理

为了实现仿真功能，还需要开发相关的图像处理和控制接口软件。Windows下的驱动程序包括硬件的驱动程序和文件系统等非物理设备的虚拟设备驱动程序。由于Windows操作系统为了保证系统的安全性、稳定性和可移植性，对应用程序访问硬件资源加以限制，因此无论采用可编程逻辑器件或者使用专用接口芯片实现PCI接口设计，都需要开发相关设备驱动程序，实现计算机软件对PCI硬件设备的访问。

3.1 设备驱动程序的开发

开发设备驱动程序有多种开发工具可以选择。主要包括：微软的软件包(device drtver K6t，ddK);Numega公司的VtoolsS;KRF-Tech公司的WinDriver。

在开发设备驱动程序之前首先要对硬件设备特性、总线结构、中断设置、数据传输机制及设备内存等进行分析。驱动程序要完成的基本功能包括设备的初始化、对端口的读写操作、中断的设置、响应和调用以及对内存的直接读写等。

3.2 仿真系统驱动程序的开发

使用微软公司功能强大的VC++高级编程语言编写图像处理软件。在计算机系统内存中开辟一段空间，存储通过PCI总线传输的数字图像信息和受控系统反馈量，使用VC++编程实现计算机内存的读写操作，凭借计算机高速运算功能，实现图像的数字滤波、直方图统计、二值化处理、边缘检测、目标特征选择等图像处理算法，并将采集到的图像、反馈量和处理过的图像、反馈量显示到计算机监视器上，设计人员可以直接获得图像处理中间过程的各种数据，通过对图像处理中间过程的监控，设计人员可以较方便发现不同图像处理算法的优缺点，从而进行各种图像处理算法的优化改进。

4 结语

采用本文方法设计的电视图像仿真系统已在某武器系统对目标的红外图像识别、处理和控制的研制中获得成功运用。本系统充分利用PCI总线的高速特性和微型计算机的数据处理自由度大，灵活可靠的特点，有效地解决了电视图像的实时采集、传输、存储和实时处理等问题，同时为设计人员的技术储备和系统前期设计提供帮助，具有很强的应用价值。