CCD系统下基于FPGA的PCI图像采集卡设计与实现
4 VxWorks下驱动软件的编写
VxWorks是一种高可靠、微内核、可裁剪的实时嵌入式操作系统，由于它具有高效的实时任务调度、中断管理等优点，成为了航空、航天、医疗、通信等领域首选的实时操作系统。PCI图像采集卡的驱动就是基于VxWorks实时操作系统进行开发的。
4．1 PCI设备驱动开发
每个PCI设备都有一容量为256字节并具有特定结构的地址空间，前64个字节包含PCI接口的信息，也成为PCI配置头。其余的192个字节可以由板卡的设计自己定义。为了让VxWorks支持PCI驱动，需要对BSP中的sysLib．c文件进行修改，使得系统支持初始化配置支持库和中断支持库，以提供对PCI设备配置空间的访问租PCI中断复用功能的支持。
设备驱动程序初始化PCI图像采集卡的流程一般如下：根据PCI设备的厂商ID和设备ID号来找到PCI设备的总线号、设备号和功能号；根据总线号、设备号和功能号来映射PCI设备的地址空间；并且配置中断线性寄存器；最后使能PCI内存空间。其他寄存器要根据具体应用来配置。
4．2 数据采集方式
由于前端数据量很大，所以简单的单次传输不能满足系统的整体需求。必须用DMA方式进行传送。通知数据可以读取通常有两种模式，查询模式和中断模式。由于查询模式要大量消耗CPU资源，所以采用DMA结合中断模式进行数据采集。
对数据的采集使用乒乓操作。当写满一片SRAM中就发中断给CPU，通知数据已经准备好，这个时候驱动程序就开始读取数据，同时前端数据继续写入另一片SRAM，写满后再次发送中断。如此反复，直到PCI图像采集卡接收到应用程序的停止传送数据命令。
4．3 中断的运用和管理
在VxWorks中，中断的响应速度非常快。经测量，在我们的系统中PCI图像采集卡从发出中断到进入中断处理函数的时间为7 μs。通过函数intConnect把中断处理函数和中断向量挂接起来。
在VxWorks中，中断服务程序拥有独立于各种任务的程序上下文，所以中断服务程序不能执行需要任务上下文的函数。
5 结果验证
我们对整个系统进行了验证，CCD成像系统把采集的图像数据经变化，如加上校验和传送给PCI图像采集卡。用逻辑分析仪对PCI的一些关键信号进行了测量。如图5所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/190453.htm
从图中不难看出，PCI图像采集卡一直处于数据传输状态，经测试，传输速度完全满足系统的要求。在应用程序中对图像数据进行了存盘，并计算校验和，发现校验和正确。
6 结论
本文设计的PCI图像采集卡以FPGA为核心，在PCI核的基础上用逻辑实现了PCI图像采集卡Initiator下的突发模式传输，从而实现了视频数据的高速传输。为了传输的稳定性和可靠性，使用低压差分信号技术进行图像数据的接收和控制数据的发送。最后在VxWorks平台上实现了PCI图像采集模块的驱动编写。经过测试，图像数据传输稳定可靠，传输速率也能满足系统的整体需求。
评论