CCD系統下基于FPGA的PCI圖像采集卡設計與實現
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4 VxWorks下驅動軟件的編寫
VxWorks是一種高可靠、微內核、可裁剪的實時嵌入式操作系統，由于它具有高效的實時任務調度、中斷管理等優點，成為了航空、航天、醫療、通信等領域首選的實時操作系統。PCI圖像采集卡的驅動就是基于VxWorks實時操作系統進行開發的。
4．1 PCI設備驅動開發
每個PCI設備都有一容量為256字節并具有特定結構的地址空間，前64個字節包含PCI接口的信息，也成為PCI配置頭。其余的192個字節可以由板卡的設計自己定義。為了讓VxWorks支持PCI驅動，需要對BSP中的sysLib．c文件進行修改，使得系統支持初始化配置支持庫和中斷支持庫，以提供對PCI設備配置空間的訪問租PCI中斷復用功能的支持。
設備驅動程序初始化PCI圖像采集卡的流程一般如下：根據PCI設備的廠商ID和設備ID號來找到PCI設備的總線號、設備號和功能號；根據總線號、設備號和功能號來映射PCI設備的地址空間；并且配置中斷線性寄存器；最后使能PCI內存空間。其他寄存器要根據具體應用來配置。
4．2 數據采集方式
由于前端數據量很大，所以簡單的單次傳輸不能滿足系統的整體需求。必須用DMA方式進行傳送。通知數據可以讀取通常有兩種模式，查詢模式和中斷模式。由于查詢模式要大量消耗CPU資源，所以采用DMA結合中斷模式進行數據采集。
對數據的采集使用乒乓操作。當寫滿一片SRAM中就發中斷給CPU，通知數據已經準備好，這個時候驅動程序就開始讀取數據，同時前端數據繼續寫入另一片SRAM，寫滿后再次發送中斷。如此反復，直到PCI圖像采集卡接收到應用程序的停止傳送數據命令。
4．3 中斷的運用和管理
在VxWorks中，中斷的響應速度非常快。經測量，在我們的系統中PCI圖像采集卡從發出中斷到進入中斷處理函數的時間為7 μs。通過函數intConnect把中斷處理函數和中斷向量掛接起來。
在VxWorks中，中斷服務程序擁有獨立于各種任務的程序上下文，所以中斷服務程序不能執行需要任務上下文的函數。
5 結果驗證
我們對整個系統進行了驗證，CCD成像系統把采集的圖像數據經變化，如加上校驗和傳送給PCI圖像采集卡。用邏輯分析儀對PCI的一些關鍵信號進行了測量。如圖5所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/190453.htm
從圖中不難看出，PCI圖像采集卡一直處于數據傳輸狀態，經測試，傳輸速度完全滿足系統的要求。在應用程序中對圖像數據進行了存盤，并計算校驗和，發現校驗和正確。
6 結論
本文設計的PCI圖像采集卡以FPGA為核心，在PCI核的基礎上用邏輯實現了PCI圖像采集卡Initiator下的突發模式傳輸，從而實現了視頻數據的高速傳輸。為了傳輸的穩定性和可靠性，使用低壓差分信號技術進行圖像數據的接收和控制數據的發送。最后在VxWorks平臺上實現了PCI圖像采集模塊的驅動編寫。經過測試，圖像數據傳輸穩定可靠，傳輸速率也能滿足系統的整體需求。
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