基于研華CPCI總線架構設計的實時圖像信號處理平臺
摘要: 本文主要介紹了基于CPCI 總線設計的實時信號處理業(yè)務所需的一種專用設備平臺。平臺基本方案的主要部分是采用DSP+FPGA混用設計的業(yè)務板、電氣接口以及物理形狀因數(shù)。架構設計選擇開放式的Compact PCI總線作為基本,采用CPCI標準平臺用于I/O處理。
本文引用地址:http://www.2s4d.com/article/191806.htm一. 系統(tǒng)設計的相關技術
1.1 DSP+FPGA混用設計簡介
為了提高算法效率,實時處理圖像信息,本處理系統(tǒng)是基于DSP+FPGA混用結構設計的。業(yè)務板以FPGA為處理核心,實現(xiàn)數(shù)字視頻信號的實時圖像處理,DSP實現(xiàn)了部分的圖像處理算法和FPGA的控制邏輯,并響應中斷,實現(xiàn)數(shù)據通信和存儲實時信號。
首先,本系統(tǒng)要求DSP可以滿足算法控制結構復雜,運算速度高,尋址靈活,通信能力強大的要求。所以,我們選擇指令周期短、數(shù)據吞吐率高、通信能力強、指令集功能完備的DSP。同時也考慮了DSP功耗和開發(fā)支持環(huán)境等要素。
由于從探測儀傳來的低層A/D的信號,其差值預處理算法的數(shù)據量大,對處理速度的要求高,但運算結構簡單,選用百萬門級FPGA進行硬件實現(xiàn)。
采用DSP+FPGA混用的硬件系統(tǒng)就把兩者的優(yōu)點結合到一起,即兼顧了速度和靈活性,又滿足了底層信號處理和高層信號處理的要求。因此,非常適合實時信號處理系統(tǒng)。
實時信號處理系統(tǒng)是指對運算速度要求高、運算種類多、寬帶數(shù)據傳輸?shù)木C合性信息處理系統(tǒng)。
1.2 系統(tǒng)架構設計簡介
CompactPCI作為PCI總線的電氣、軟件和工業(yè)組裝標準,是當今最新的計算機標準之一。CompactPCI總線的高速、堅固、可靠、穩(wěn)定,與PCI軟件的良好兼容性,使得它成為工控領域最流行和通用的計算機接口總線。
CPCI目前最高傳輸速度528MB/s,可用的PCI-X的最高傳輸速度可達1066MB/s。
在高速堅固,可靠穩(wěn)定的技術基礎上,本系統(tǒng)設計了可運用客戶自有協(xié)議的CPCI背板和接口統(tǒng)一、高度模塊化的CPCI業(yè)務板。
二. 綜合業(yè)務處理平臺
2.1 簡述
綜合業(yè)務處理平臺是指在單一平臺實現(xiàn)多路信號預處理、復雜圖像算法、圖像顯示、數(shù)據存儲、系統(tǒng)控制等任務。這不僅要求硬件必須具備高性能,可以進行實時處理,同時,嵌入式的應用環(huán)境還要求體積小、重量輕、功能強、可靠性高。完整的系統(tǒng)由以下幾個模塊構成:箱體,電源,背板,A/D預處理板與信號處理板等。
2.2 箱體,電源和背板
箱體采用標準19英寸上架的外型尺寸。內部空間:支持2U 4槽CPCI背板;支持2個3U CPCI 電源。箱體背部雙電源輸入接口,通斷式開關(支持常開)。以便響應斷電后系統(tǒng)重啟的要求。3U CPCI電源支持熱插拔;采用和系統(tǒng)一體的智能管理電源背板;支持AC輸入。背板上有4個6U插槽,每個插槽有5個插座:P1,P2,P3,P4,P5。P1,P2為標準PCI,提供5V/3.3V信號環(huán)境。系統(tǒng)槽P3,P3,P5定義按照系統(tǒng)板MIC-3369定義標準。擴展槽:P1,P2,P3,P4,P5 采用穿透型長針,前后穿透,配護套。P1,P2這樣設計,前插板和后插板都可以根據實際需求從背板上取得供電。P3,P4,P5提供完善的信號前后路由。此外,3個擴展槽的P3之間、P4之間、P5之間設計為PIN TO PIN連通。這樣設計,為業(yè)務板間建立線性擴展,上一級處理模塊與下一級模塊通信建立了物理通信端口。
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