基于CPCI总线架构计划的及时图像信号处理惩罚平台

       为了进步算法服从，及时处理惩罚图像信息，本处理惩罚体系是基于DSP+FPGA混用布局计划的。业务板以FPGA为处理惩罚内核，实现数字视频信号的及时图像处理惩罚，DSP实现了部分的图像处理惩罚算法和FPGA的控制逻辑，并相应停止，实现数据通讯和存储及时信号。

       DSP+FPGA混用计划

       为了进步算法服从，及时处理惩罚图像信息，本处理惩罚体系是基于DSP+FPGA混用布局计划的。业务板以FPGA为处理惩罚内核，实现数字视频信号的及时图像处理惩罚，DSP实现了部分的图像处理惩罚算法和FPGA的控制逻辑，并相应停止，实现数据通讯和存储及时信号。

       起首，本体系请求DSP可以餍足算法控制布局巨大、运算速率高、寻址机动、通讯本领强大的请求。以是，我们选择指令周期短、数据吞吐率高、通讯本领强、指令集成果完备的DSP。同时也思量了DSP功耗和开辟支持环境等要素。

       由于从探测仪传来的低层A／D信号，其差值预处理惩罚算法的数据量大，对处理惩罚速率的请求高，但运算布局大略，选用百万门级FPGA举行硬件实现。采取DSP+FPGA混用的硬件体系就把两者的好处连合到一起，即分身了速率和机动性，又餍足了底层信号处理惩罚和高层信号处理惩罚的请求。因此，非常得当及时信号处理惩罚体系。

       体系架构计划

       CompactPCI作为PCI总线的电气、软件和产业组装标准，是当今最新的谋略机标准之一。CompactPCI总线的高速、牢固、可靠、稳固，与PcI软件的精良兼容性，使得它成为工控范畴最盛行和通用的谋略机接口总线。

       CPCI如今最高传输速率528MB／s，可用的PCI-X的最高传输速率可达1066MB／s。

       在高速牢固，可靠稳固的技能底子上，本体系计划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。

       综合业务处理惩罚平台

       综合业务处理惩罚平台是指在单一平台实现多路信号预处理惩罚、巨大图像算法、图像表现、数据存储、体系控制等任务。这不但请求硬件必须具备高性能，可以举行及时处理惩罚，同时，嵌入式的应用环境还请求体积小、重量轻、成果强、可靠性高。

       完备的体系由以下几个模块构成：箱体，电源，背板，A／D预处理惩罚板与信号处理惩罚板等。

       箱体，电源和背板

       箱体采取标准19英寸上架的外型尺寸。内部空间：支持2U 4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)。以便相应断电后体系重启的请求。

       3U CPCI电源支持热插拔；采取和系同一体的智能办理电源背板；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5V／3.3V信号环境。

       体系槽P3，P3，P5定义根据体系板MIC-3369定义标准。

       扩展槽：P1，P2，P3，P4，P5采取穿透型长针，前后穿透，配护套。P1，P2如许计划，前插板和后插板都可以根据实际需求从背板上获取供电。P3，P4，P5提供美满的信号前后路由。

       别的，3个扩展槽的P3之间、P4之间、P5之间计划为PIN TO PIN连通。

       如许计划，为业务板间建屯线性扩展，上一级处理惩罚模块与下一级模块通讯创建了物理通讯端口。

       A／D预处理惩罚板

       思量到体系每个业务板都要处理惩罚多路输入，并且工程安置配置请求方便，我们专门为模仿输入的信号调理计划一个标准的处理惩罚模块：尺寸为233.35mm×80mm×1槽空间。如许信号线全部在箱体后部接入。每个业务板逐一映射预处理惩罚的数字信号根据预定的方法通过P5高速发送到映射业务板上的FIFO。FIFO控制器根据触发的有效来更改事变方法。

       思量到体系扩展和妨碍打扫的方便，业务处理惩罚板计划成同一的架构。如许，用户针对差别的处理惩罚业务只要变动计划好的软件内核，硬件接口步伐和用户界面都不消变动。同样，打扫妨碍时只要调换问样的业务板即可完成。

       业务处理惩罚板尺寸为233.35mm×160mm×1槽空间；支持PICMG 2.1热插拔范例。

       板上DSP和FPGA各自带有RAM，用于存放业务处理惩罚进程所必要的数据。

       PMC I／O扩展板

       实际应用于工程时，模块化的体系部件通常必要担当外部指令或通过特定的I／O接口输出数据。我们采取了PMC卡来办理。PMC(PCIMezzanine Card)范例IEEE 1386给出了mezza-nine模块的标准。它提供了一种针对差别载板规格高性价比的实现I／O成果的方法。

       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)上的前突起部分用来接通I／O，通过标为P1、P2、P3、P4的四个联讨论与载板上PCI互联。

       用户可以根据现场的请求选择标准PMC网络接口卡担当和传输数据。也可以根据必要定制种种串口I／O接口卡，完成时统调理。

       体系处理惩罚板

       MIC-3369采取低功耗Pentium-M处理惩罚器和优化的Intel*E7501+ICH4R芯片组，具有支持64BIT／66MHz的体系总线，提供了3.2GB／s的带宽，性能具有极佳的竞争力。MIC-3369在计划上支持PICMG2.16范例，兼容PICMG 2.9范例，可以或许与长途办理体系平台协同事变。

       体系应用

       (远)红外遥测体系

       在(远)红外遥测体系中开展红外数字视频信号成像的及时处理惩罚体系。

       在对大标准空间或巨大地形举行遥感观瞄时，采取了多个红外频段的探测器。根据差别的精度数据举行处理惩罚，绘制出图像输出到表现终端，并把大量数据快速存储到本地硬盘供后续利用。

       体系的事变原理框图标于图4。

       及时目标探测体系

       在IC生产或精密器件研磨加工都利用了产业视频处理惩罚体系。在如许的体系中，并行输入输出的信号频率一样平常不高，但对信号处理惩罚精度和及时性的请求很严格。

       我们应用上述架构实现了一个及时目标检测体系，该体系的任务重要足吸取多个工位上传的位置量传感器，位移量传感器和摄像头输出的灰度图象，经预处理惩罚、编码、算法处理惩罚和目标辨认后，输出结果到表现终端，同时发出指令给控制电路。此中，低层的处理惩罚，其运算数据量大，但运算布局较规矩，适于用FPGA举行纯硬件实现；而算法处理惩罚及目标辨认等高层图象处理惩罚，要用到多种协议布局，用DSP编程来实现。体系的表示图如图5所示。

       结语

       采取本文先容的体系布局，可以或许在一个开放的模块化的平台上敏捷实现高密度高可靠性的体系。它具有以下特点：

       1．低MTTR，高可用性；

       2．体系配置机动和升级、维护方便；

       3．方便实行体系定制，低落研发本钱；

       4．敏捷实现专属应用，进步竞争上风。