基于CPCI总线架构的实时图像信号处理平台.docx

基于CPCI总线架构的实时图像信号处理平台为了进步算法效率，实时处理图像信息，本处理系统是基于DSP+FPGA混用构造设计的。为了进步算法效率，实时处理图像信息，本处理系统是基于DSP+FPGA混用构造设计的。业务板以FPGA为处理核心，实现数字视频信号的实时图像处理，DSP实现了局部的图像处理算法和FPGA的控制逻辑，并响应中断，实现数据通信和存储实时信号。首先，本系统要求DSP可以知足算法控制构造复杂、运算速度高、寻址灵敏、通信才能强大的要求。所以，我们选择指令周期短、数据吞吐率高、通信才能强、指令集功能完备的DSP。同时也考虑了DSP功耗和开发支持环境等要素。由于从探测仪传来的低层AD信号，其差值预处理算法的数据量大，对处理速度的要求高，但运算构造简单，选用百万门级FPGA进展硬件实现。采用DSP+FPGA混用的硬件系统就把两者的优点结合到一起，即兼顾了速度和灵敏性，又知足了底层信号处理和高层信号处理的要求。因此，非常合适实时信号处理系统。系统架构设计CompactPCI作为PCI总线的电气、软件和工业组装标准，是当今最新的计算机标准之一。CompactPCI总线的高速、巩固、可靠、稳定，与PcI软件的良好兼容性，使得它成为工控领域最流行和通用的计算机接口总线。CPCI目前最高传输速度528MBs，可用的PCI-X的最高传输速度可达1066MBs。在高速巩固，可靠稳定的技术根底上，本系统设计了可运用客户自有协议的CPCI背板和接口统、高度模块化的CPCI业务板。综合业务处理平台综合业务处理平台是指在单一平台实现多路信号预处理、复杂图像算法、图像显示、数据存储、系统控制等任务。这不仅要求硬件必须具备高性能，可以进展实时处理，同时，嵌入式的应用环境还要求体积小、重量轻、功能强、可靠性高。完好的系统由以下几个模块构成：箱体，电源，背板，AD预处理板与信号处理板等。箱体采用标准19英寸上架的外型尺寸。内部空间：支持2U4槽CPCI背板；支持2个3UCPCI电源。箱体背部双电源输入接口，通断式开关支持常开。以便响应断电后系统重启的要求。3UCPCI电源支持热插拔；采用和系统一体的智能管理电源背板；支持AC输入。背板上有4个6U插槽，每个插槽有5个插座：P1，P2，P3，P4，P5。P1，P2为标准PCI，提供5V3.3V信号环境。系统槽P3，P3，P5定义按照系统板MIC-3369定义标准。扩展槽：P1，P2，P3，P4，P5采用穿透型长针，前后穿透，配护套。P1，P2这样设计，前插板和后插板都可以根据实际需求从背板上获得供电。P3，P4，P5提供完善的信号前后路由。此外，3个扩展槽的P3之间、P4之间、P5之间设计为PINTOPIN连通。这样设计，为业务板间建屯线性扩展，上一级处理模块与下一级模块通信建立了物理通信端口。考虑到系统每个业务板都要处理多路输入，而且工程安装设备要求便利，我们专门为模拟输入的信号调理设计一个标准的处理模块：尺寸为233.35mm80mm×1槽空间。这样信号线全部在箱体后部接入。每个业务板一一对应预处理的数字信号按照预定的方式通过P5高速传送到对应业务板上的FIFO。FIFO控制器根据触发的有效来变换工作方式。考虑到系统扩展和故障排除的便利，业务处理板设计成统一的架构。这样，用户针对不同的处理业务只要更改设计好的软件内核，硬件接口程序和用户界面都不用更改。同样，排除故障时只要更换问样的业务板即可完成。业务处理板尺寸为233.35mm×160mm×1槽空间；支持PICMG2.1热插拔标准板上DSP和FPGA各自带有RAM，用于存放业务处理经过所需要的数据。PMCIO扩展板实际应用于工程时，模块化的系统部件通常需要承受外部指令或者通过特定的IO接口输出数据。我们采用了PMC卡来解决。PMCPCIMezzanineCard标准IEEE1386给出了mezza-nine模块的标准。它提供了一种针对不同载板规格高性价比的实现IO功能的方式。PMC标准是把PCI总线信号映像到PJ386板卡上。单模块尺寸单74mm×149mm上的前突起局部用来接通IO，通过标为P1、P2、P3、P4的四个联接头与载板上PCI互联。用户可以根据现场的要求选择标准PMC网络接口卡承受和传输数据。可以以按照需要定制各种串口IO接口卡，完成时统调度。系统处理板MIC-3369采用低功耗Pentium-M处理器和优化的IntelE7501+ICH4R芯片组，具有支持64BIT66MHz的系统总线，提供了3.2GBs的带宽，性能具有极佳的竞争力。MIC-3369在设计上支持PICMG2.16标准，兼容PICMG2.9标准，可以与远程管理系统平台协同工作。