【摘要】：紅外成像技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng),晝夜均可工作的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但是近年來隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,紅外探測(cè)器正極速地朝著大面陣、高幀頻、高分辨率的方向發(fā)展。由此帶來,在紅外采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量呈爆發(fā)性、幾何式的增長,為后續(xù)的數(shù)據(jù)采集、處理都帶來極大的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合高速紅外采集系統(tǒng)與PCI-E總線技術(shù),構(gòu)建了一個(gè)多板卡高速互連系統(tǒng),進(jìn)行高速的紅外數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)由四個(gè)部分組成:紅外探測(cè)器、FPGA多功能視頻采集板、DSP數(shù)據(jù)處理板和主機(jī)。該系統(tǒng)具有如下兩大顯著特點(diǎn):1、在多板卡高速互連系統(tǒng)中主機(jī)作為RC設(shè)備,FPGA多功能視頻采集板與DSP數(shù)據(jù)處理板作為兩個(gè)EP設(shè)備。不僅實(shí)現(xiàn)了高速紅外視頻數(shù)據(jù)從FPGA多功能視頻采集板到主機(jī)的DMA傳輸;更是創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)了從FPGA多功能視頻采集板到DSP數(shù)據(jù)處理板,兩個(gè)EP設(shè)備之間的DMA傳輸。2、在多板卡高速互連系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一塊FPGA多功能視頻采集板。該板卡具有光纖、Camera Link和PCI-E等豐富的外設(shè)接口。不僅可以實(shí)現(xiàn)從探測(cè)器或相機(jī)獲取圖像并發(fā)往主機(jī)的高速視頻采集,還可以配合主機(jī)作為一個(gè)模擬視頻源,將采集的視頻通過該板卡進(jìn)行模擬輸出。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)與測(cè)試本文設(shè)計(jì)的多板卡高速互連系統(tǒng)可以穩(wěn)定、可靠地實(shí)現(xiàn)紅外視頻的實(shí)時(shí)采集與顯示。其中FPGA多功能視頻采集板可以完美地從紅外探測(cè)器采集紅外視頻,并將視頻數(shù)據(jù)通過PCI-E總線分別發(fā)往DSP視頻處理板與主機(jī);主機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)采集的紅外視頻。
【圖文】：

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在互連領(lǐng)域中大勢(shì)所趨的使用高速差分并行總線；相對(duì)于單端并行總線，高速差分總線具有時(shí)鐘頻率更快，信，總線帶寬更大的優(yōu)點(diǎn)[25]。PCI 總線使用并行總線的結(jié)構(gòu)，總線上所有享這一條總線的帶寬；而 PCI-E 總線則使用高速差分總線，并采用端到方式。PCI-E 總線由于采用了端到端差分總線的連接方式，其體系結(jié)構(gòu)統(tǒng)的 PCI 總線有著顯著的差別。 PCI-E 總線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示，為一個(gè)常見的通用處理器系統(tǒng)的 PCI-E 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，列點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路設(shè)備互連而成，基本的組成單元包括：處理器(CPU)、(RootComplex)、內(nèi)存(Memory)、端點(diǎn)(Endpoint)、交換器(Switch)、PCIExI 橋片(PCI Express-PCI Bridge)等。

其他 Switch 的上游端口相連。(EP)：在 PCI-E 總線系統(tǒng)中，基于 PCI-E 總線的設(shè)備，就務(wù)中，EP 充當(dāng)請(qǐng)求者或者完成者的身份[28]。一般將 EPLegacy EP。其中 Native EP 不支持 IO 和鎖定事務(wù)，僅有P 支持 IO 事務(wù)，，不僅有 MSI 中斷還有傳統(tǒng)中斷。I Express-PCI 橋片：PCI Express-PCI 橋片簡(jiǎn)稱為 PCI-E 橋：a)將 PCI-E 總線轉(zhuǎn)換為 PCI 總線，以連接 PCI 設(shè)備。在供 PCI 總線接口，當(dāng)需要連接 PCI 總線的外設(shè)時(shí)，就需要I 總線轉(zhuǎn)換為 PCI-E 總線(稱為 ReverseBridge)，連接 PC PCI-E 總線的低端處理器，當(dāng)需要與 PCI-E 設(shè)備互連時(shí)，將 PCI 總線轉(zhuǎn)換為 PCI-E 總線。 總線的層次結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN215;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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1 李晃;鞏峰;陳彥化;;基于PCIE驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)傳輸卡DMA傳輸[J];電子科技;2014年01期

2 侯杭呈;王憶文;李輝;;一種基于PCI Express總線的DMA高速傳輸系統(tǒng)[J];微電子學(xué);2013年03期

3 李燕;湯心溢;葛軍;張浩鈞;;基于FPGA的多通道紅外圖像實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)[J];紅外與激光工程;2012年05期

4 郭永彩;蘇渝維;高潮;;基于FPGA的紅外圖像實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2011年03期

5 沈永格;李范鳴;李爭(zhēng);;基于SOPC的紅外圖像采集系統(tǒng)[J];紅外技術(shù);2010年06期

6 趙佳;張涌;湯心溢;;基于Xilinx PCI LogiCore的高速紅外圖像采集及實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)[J];紅外技術(shù);2009年05期

7 徐江豐;張涌;湯心溢;王世勇;;基于Wishbone-PCI Bridge核的紅外圖像高速采集系統(tǒng)[J];紅外與激光工程;2006年06期

8 蔡毅;非制冷熱成像在夜視技術(shù)中的作用和地位[J];紅外與激光工程;2001年03期

本文編號(hào)：2606739