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基于研华CPCI总线架构设计的实时图像信号处理平台

作者:时间:2010-01-21来源:网络收藏

摘要: 本文主要介绍了基于 总线设计的实时信号处理业务所需的一种专用设备平台。平台基本方案的主要部分是采用DSP+FPGA混用设计的业务板、电气接口以及物理形状因数。选择开放式的Compact PCI总线作为基本,采用标准平台用于I/O处理。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/191806.htm

一. 系统设计的相关技术

1.1 DSP+FPGA混用设计简介

为了提高算法效率,实时处理图像信息,本处理系统是基于DSP+FPGA混用结构设计的。业务板以FPGA为处理核心,实现数字视频信号的处理,DSP实现了部分的图像处理算法和FPGA的控制逻辑,并响应中断,实现数据通信和存储实时信号。

首先,本系统要求DSP可以满足算法控制结构复杂,运算速度高,寻址灵活,通信能力强大的要求。所以,我们选择指令周期短、数据吞吐率高、通信能力强、指令集功能完备的DSP。同时也考虑了DSP功耗和开发支持环境等要素。

由于从探测仪传来的低层A/D的信号,其差值预处理算法的数据量大,对处理速度的要求高,但运算结构简单,选用百万门级FPGA进行硬件实现。

采用DSP+FPGA混用的硬件系统就把两者的优点结合到一起,即兼顾了速度和灵活性,又满足了底层信号处理和高层信号处理的要求。因此,非常适合实时信号处理系统。

实时信号处理系统是指对运算速度要求高、运算种类多、宽带数据传输的综合性信息处理系统。

1.2 系统简介

CompactPCI作为PCI总线的电气、软件和工业组装标准,是当今最新的计算机标准之一。CompactPCI总线的高速、坚固、可靠、稳定,与PCI软件的良好兼容性,使得它成为工控领域最流行和通用的计算机接口总线。

目前最高传输速度528MB/s,可用的PCI-X的最高传输速度可达1066MB/s。

在高速坚固,可靠稳定的技术基础上,本系统设计了可运用客户自有协议的CPCI背板和接口统一、高度模块化的CPCI业务板。

二. 综合业务处理平台

2.1 简述

综合业务处理平台是指在单一平台实现多路信号预处理、复杂图像算法、图像显示、数据存储、系统控制等任务。这不仅要求硬件必须具备高性能,可以进行实时处理,同时,嵌入式的应用环境还要求体积小、重量轻、功能强、可靠性高。完整的系统由以下几个模块构成:箱体,电源,背板,A/D预处理板与信号处理板等。

2.2 箱体,电源和背板

箱体采用标准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3U CPCI 电源。箱体背部双电源输入接口,通断式开关(支持常开)。以便响应断电后系统重启的要求。3U CPCI电源支持热插拔;采用和系统一体的智能管理电源背板;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。系统槽P3,P3,P5定义按照系统板MIC-3369定义标准。扩展槽:P1,P2,P3,P4,P5 采用穿透型长针,前后穿透,配护套。P1,P2这样设计,前插板和后插板都可以根据实际需求从背板上取得供电。P3,P4,P5提供完善的信号前后路由。此外,3个扩展槽的P3之间、P4之间、P5之间设计为PIN TO PIN连通。这样设计,为业务板间建立线性扩展,上一级处理模块与下一级模块通信建立了物理通信端口。


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