基于PCI總線的電視圖像處理仿真系統

采用專用芯片放置在插卡電路與PCI總線之間，提供傳遞數據和控制信號。如PLX公司開發的PLX9080和PLX9054系列芯片，AMCC公司的S59xx系列等。AMCC公司的S5933是一種功能強、使用靈活的PCI總線控制器接口芯片，采用160PQFP和208TQFP 兩種封裝形式，符合PCI局部總線規范，即可作為PCI總線目標設備(Slave)，實現基本的傳送要求，也可作為PCI總線主控設備(Master)訪問其他總線設備。原理框圖如圖2所示。

S5933提供了3種物理總線接口：PCI總線接口、ADD-ON總線接口及外部配置存儲器(BIOS-ROM)接口，數據傳輸可以在PCI總線與 ADD-ON總線之間或與外部配置存儲器之間進行。PCI總線與ADD-ON總線之間的傳輸可以使用3種通道：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)提供雙向數據通路，主要用于多路／分路器與AD-DON總線之間傳輸命令和狀態信息，并可基于指定MAILBOX事件，可在PCI總線或ADD-ON總線產生中斷。

(2)FIFO通道。FIFO通道主要包括2個32×8FIFO，分別實現從PCI到ADD-ON和ADD-0N到PCI的數據傳輸。這2個FIFO均支持PCI總線主設備操作，支持突發傳輸。

(3)PASS-THRU通道。PASS-THRU傳輸通道為PCI總線提供一種寄存的訪問端口，通過握手協議訪問ADD-ON上的資源。PASS-THRU通道只能作為目標設備，支持突發傳輸。

比較以上2種實現PCI接口的方案可知，用可編程邏輯器件能夠較靈活地實現所需要的功能。針對本系統PCI接口電路設計，并非要實現PCI規范中的所有功能，用可編程邏輯器件也可以提供解決問題的方案。但為了達到PCI指標的苛刻要求，需要做大量的邏輯驗證和時序分析工作，采用S5933等PCI專用芯片，可以比較容易地實現PCI接口設計，大大縮短研制周期。

3 計算機數據處理

為了實現仿真功能，還需要開發相關的圖像處理和控制接口軟件。Windows下的驅動程序包括硬件的驅動程序和文件系統等非物理設備的虛擬設備驅動程序。由于Windows操作系統為了保證系統的安全性、穩定性和可移植性，對應用程序訪問硬件資源加以限制，因此無論采用可編程邏輯器件或者使用專用接口芯片實現PCI接口設計，都需要開發相關設備驅動程序，實現計算機軟件對PCI硬件設備的訪問。

3．1 設備驅動程序的開發

開發設備驅動程序有多種開發工具可以選擇。主要包括：微軟的軟件包(device drtver K6t，ddK)；Numega公司的VtoolsS；KRF-Tech公司的WinDriver。

在開發設備驅動程序之前首先要對硬件設備特性、總線結構、中斷設置、數據傳輸機制及設備內存等進行分析。驅動程序要完成的基本功能包括設備的初始化、對端口的讀寫操作、中斷的設置、響應和調用以及對內存的直接讀寫等。

3．2 仿真系統驅動程序的開發

使用微軟公司功能強大的VC++高級編程語言編寫圖像處理軟件。在計算機系統內存中開辟一段空間，存儲通過PCI總線傳輸的數字圖像信息和受控系統反饋量，使用VC++編程實現計算機內存的讀寫操作，憑借計算機高速運算功能，實現圖像的數字濾波、直方圖統計、二值化處理、邊緣檢測、目標特征選擇等圖像處理算法，并將采集到的圖像、反饋量和處理過的圖像、反饋量顯示到計算機監視器上，設計人員可以直接獲得圖像處理中間過程的各種數據，通過對圖像處理中間過程的監控，設計人員可以較方便發現不同圖像處理算法的優缺點，從而進行各種圖像處理算法的優化改進。

4 結語

采用本文方法設計的電視圖像仿真系統已在某武器系統對目標的紅外圖像識別、處理和控制的研制中獲得成功運用。本系統充分利用PCI總線的高速特性和微型計算機的數據處理自由度大，靈活可靠的特點，有效地解決了電視圖像的實時采集、傳輸、存儲和實時處理等問題，同時為設計人員的技術儲備和系統前期設計提供幫助，具有很強的應用價值。