PCI总线视频图像采集卡驱动程序的设计.pdf

2010年 10月 湘南学院学报 0ct．．2010 第31卷第5期 JournalofXiangnanUniversity Vol_31No．5 PCI总线视频图像采集卡驱动程序的设计 李亚兰，谢月新，彭红光，李 翔 (湘南学院物电系，湖南 郴州 423000) 摘 要：研究了利用WM)river软件包开发PCI总线视频图像采集卡驱动程序的方法．介绍了系统的硬件结构以及信 号流程，分析了WDM驱动程序运行原理并详细讨论了使用WinDriver开发包提供的API函数编写驱动程序的全过程． 使用API函数可避开阅读大量复杂的DDK文件，大大提高了驱动程序的开发速度和整个性能． 关键词：驱动程序；WinDriver；视频图像采集；WDM 中图分类号：TP391．41 文献标识码：A 文章编号-1672—8173(20lO)o5—0054—04 1 引言 近几年来国际上兴起了足球机器人系统的研究热潮，该系统集视觉系统、决策系统、通信系统、车体系统 于一体，对处理数据量的增大和实时性要求提高了很多．以提高微机总线数据传输速度而制定的PCI总线规 范适应了这一要求．开发PCI设备的同时还要开发相应的驱动程序，这是整个系统开发过程中的一个重要而 复杂的环节．本文是在研究足球机器人视觉系统的课题背景下，从视频图像采集与处理系统硬件结构出发，研 究了基于WDM的PCI总线驱动程序的设计方法并给出了具体的实现步骤． 2 系统硬件结构 本文研究的视频图像采集卡完成机器人 现场图像采集与预处理功能．采集卡的结构包 括视频采集转换模块、帧存储模块、视频预处 理模块、CPLD逻辑控制模块和PCI接 口模块． 专用视频解码芯片SAA7114H接收来 自于安放 在球场顶部的CCD模拟视频图像信号，并将其 转换成标准的数字信号输出存于两块 SRAM 中等待处理．DSP以乒乓操作的形式从两块 SRAM中连续不断的接收数字图像信号并进行 图1视频图像采集与处理系统硬件框图 球场图像畸变校正、压缩编码等预处理，SDRAM和FLASH作为存储器分别用来存储数据和压缩畸变恢复算法 程序．CPLD逻辑控制模块用来控制数据采集，帧存储器之间的乒乓操作以及视频数据的顺序传输．PCI9054完 成DSP预处理完之后的数据与PCI总线的连接，再由PCI总线接LI将数据送入 Pc机进行进一步的图像分割， 色彩分析，目标识别与定位等，以便决策系统能快速实时的根据球与机器的人的位置做出决策下达对机器人 的命令，顺利进行实时的球赛对抗过程． 3 驱动程序设计 3．1 WDM驱动程序工作原理 在Windows操作系统为了保证系统的安全性，对应用程序访问硬件资源加以限制，这就要求设计本采集 收稿 日期 ：2010—08—19 作者简介：李亚兰(1980一)，女，湖南郴州人，硕士，讲师，研究方向：电路与系统 · 54 · 卡的专用驱动程序以实现操作系统对硬件设备的访问． WDM驱动程序模型是Microsotf力推的全新驱动程序模型，支持即插即用，电源管理和WMI等技术，并且 能够在Windows98、Windows2000和WindowsXP之间实现源代码级的兼容，是驱动程序发展的方向，本设计 中开 发的驱动程序为WDM模式驱动程序 ． WDM驱动程序结构层次为如图2所示，图中左边是一个设 备对象堆栈，设备对象是系统为帮助软件管理硬件而创建 的数据结构，一个物理硬件可以有多个这样 的数据结构．处 于堆栈最底层的设备对象称为物理设备对象 PDO．在设备 对象堆栈的中间某处有一个对象称为功能设备对象 FDO． 在 FDO的上面和下面还会有一些过滤器设备对象FiDO．位 于FDO上面的过滤器设备对象称为上层过滤器，位于 FDO 下面(但仍在 PDO之上)的过滤器设备对象称为下层过滤 器．Windows操作系统使用 I／O请求包 (IRP)与内核模式驱 动程序进行通信．IRP先到达上层过滤驱动程序，过滤驱动 程序主要用于监视和修改 IRP流，上层过滤驱动程序做适 图2WDM驱动程序层次结构图 当处理或不做处