基于pci总线的图像采集卡的设计,;毕业设计论文初稿.doc

绪论 1.1课题研究背景和意义 1.1.1图像采集技术的论述 随着大规模的集成电路和计算机软硬件技术的发展，图像采集技术在众多科学研究领域和日常生活中得到了广泛的应用，据统计人类大约有80%以上的信息来源于图像。【1】图像采集卡工作主要分为图像采集，图像传输，图像存储，图像处理以及图像分析。 图像采集卡的功能是将图像信号采集到电脑中，以数据文件的形式保存在硬盘上，它是我们进行图像处理必不可少的硬件设备。通过它，我们就可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中，利用相关的视频编辑软件，对数字化的视频信号进行后期编辑处理。目前，图像采集卡被运用到国民经济，国防建设，科技研究等多个领域中。由于应用领域的扩大，在设计图像采集卡时大多选用PCI总线，因为PCI总线的特点包括了性能高，制作成本低，独立于处理器等。 1.1.2总线接口技术发展 计算机系统大都采用模块结构，一个模块就是具有专门功能的插件板，随着集成电路集成度的提高，一块板上可以安装多个模块，各模块之间传送信息的通路称为总线。为了便于不同厂家生产的模块能灵活构成系统，促成了总线标准的出现，常用的计算机总线有如下几个标准【2】 EISA总线 1989年，Compaq，HP， AST，Epson，NEC等九家计算机公司联合推出的一个32位总线标准—扩充工业标准（Extended Industry Standard Architecture 简称EISA），EISA保持了与ISA的完全兼容。EISA总线支持CPU、DMA设备和总线主设备对存储器的32位地址寻址，16位或32位数据传输宽度，总线时钟保持为8MHz，32位的DMA采用成组传送方式时，传输速率可达33MB\s。 VESA总线 VESA总线( Electronic Standard Association)是一个32位标准的计算机局部总线，是针对多媒体PC要求高速传送活动图象的大量数据应运而生的VESA总线是非多路复用体系，信号庞大且复杂，对时间关系没有明确规定，因此产品的兼容性比较差。EISA从本质说就是32位的ISA总线，虽然有很多改进，但是仍旧比较复杂。 PCI总线 PCI是Peripheral Component Interconnect(外设部件互连标准)的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的产品上都带有这种插槽。I/ O通道之间的冲突。PCI v1.0支持33MHz的工作频率，132MB\s为最大的数据传输功率；PCI v2.1工作在66MHz的频率中，最大的数据传输速率为264MB\s或者528MB\s。PCI实现的是隐式总线仲裁，即是可以在另一个总线设备正在执行传送时发送，，从而提高系统的传输性能。PCI总线的主板插槽体积比原有ISA总线插槽要小，其功能对于ISA，VESA而言有极大的改进，它支持突发写作并同时支持多组外围设备。 1.1.3可编程逻辑器件的介绍 可编程逻辑器件发展于20世纪70年代末，他是一种新型逻辑器件，他的出现使得以下两个矛盾得以解决【3】：①规模大，集成度高，性能高的电路无法使用分离器件的实现，或是实现成本过于高昂。②复杂的IC生产成本较高，无法满足各种低端的需求。随着科技的发展，可编程逻辑器件也取得了进步，成为了数字系统设计的主要硬件基础。已经生产和使用的可编程逻辑器件主要有，通用正科逻辑，可编程整列逻辑，复杂可编程逻辑器件，编程只读存储器，现场可编程门阵列和复杂可编程逻辑器件等类型。 现场可编程门列阵是于GAL,PAL,CPLD,EPLD等可编程器件的基础上研发出的产物，他作为一种半定制电路而出现的，解决了定制电路的不足，并且客服了可编程器件门电路有限的缺点。FPGA有很高的集成度，器件的密度从数万门到数千门不等，其可以完成较为复杂的逻辑与时序组合电路功能，适用于高密度，高速率的高端逻辑电路设计领域。 1.2课题的提出及主要工作 1.2.1课题的提出 本设计的图像采集卡的研究方向主要针对于耗材较少，速度较快这两点，以期设计出一款简单、廉价且性能比较好的基于PCI总线的图像采集卡。这次采集卡的设计，目的是为了深入了解图像采集卡的工作原理，明确其功能特性，熟练掌握其调试安装的基本步骤，进而为在以后的工作和学习中能够设计出高清、高速的新型采集卡而奠定基础。 1.2.2系统设计中的主要工作 (1)图像采集卡的总体方案设计。包括：系统模块的划分以及系统解决方案的确定。(2)图像采集卡的硬件设计①驱动电路设计。②图像数据生成模块和缓存模块的电路设计。③PCI接口电路设计。④以FPGA为时序控制模块的硬件电路设计。0v7620图像数据生成模块 图1、系统的工作框架图 （1）0v7620图像数据生成模块