基于PCI总线的大容量高速视频存储系统的研制

摘要

随着靶场武器装备的不断发展,对光学测量系统的跟踪精度与测量精度要求越来越高,相应的,对光学测量设备的眼睛——光电传感器的处理速度和精度也提出了更高的要求.由于靶场光测设备对目标精确轨迹计算的工作要在事后完成,因此对光电传感器采集到的图像数据高质量记录就成为一项极其重要的工作.从电视测量系统的高帧频、大阵列的数字CCD像机采集并存储数据到硬盘的过程中,存在数据传输速率低不能满足要求的问题.本论文的内容就是研制出高速的大容量的数字采集存储系统.基于目前的计算机系统体系结构,采用高性能总线把各部分图象设备连接起来,使其建立在高速带宽的总线基础上是系统设计时的理想方案.在实际的工作中,把PCI局部总线和SCSI系统总线结合起来,使整个系统拥有高速的数据吞吐量,以期实现图象数据的实时采集和快速存储,为实时处理和事后分析工作提供充分的观测数据.论文首先剖析了PCI总线和SCSI总线的特征,然后在对PCI协议转换芯片的工作过程和应用方法进行深入分析的基础上,设计出基于PCI总线的高速数据采集卡,并以双SCSI硬盘作为存储介质,进而设计出整个采集存储系统的硬件.在分析Windows2000内核和WDM驱动模型的基础上,编制了基于DMA工作方式的驱动程序,实现了数据的高速采集.最后在进一步分析了Windows2000内存操作机制的基础上,采用内存映射和总线主控技术,编制了从PCI采集卡上内存直接存储数字视频图像到SCSI硬盘的驱动程序,从而研制出整个高速采集存储系统.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1概述

1.2课题的难点

1.3突破PCI总线瓶颈存储的几种方式

1.4视频存储系统的存储方式

1.5关键技术

1.6本论文的研究内容

第二章PCI总线及SCSI总线概述

2.1引言

2.2 PCI总线概述

2.2.1 PCI总线的特点

2.2.2 PCI信号定义

2.2.3 PCI总线协议

2.2.4 PCI总线配置

2.3 SCSI总线概述

2.3.1 SCSI接口标准的主要特性

2.3.2 SCSI系统的结构

2.3.3 SCSI硬盘

2.4小结

第三章PCI总线接口芯片PCI 9054

3.1引言

3.2 PCI9054结构概述

3.3 PCI9054 C模式引脚描述

3.3.1串行EEPROM接口引脚

3.3.2本地端接口主要引脚

3.4 C模式总线操作

3.4.1本地总线仲裁

3.4.2 PCI 9054是PCI启动方

3.4.3PCI9054是目标方

3.4.4串行EEPROM操作

3.4.5PCI9054内部寄存器的访问

3.5 C模式功能描述

3.5.1复位操作

3.5.2 PCI 9054初始化

3.5.3对FIFO满和空的响应

3.5.4 PCI启动方式(本地主控，PCI目标)

3.5.5 PCI目标方式操作(PCI主控到本地总线访问)

3.5.6 DMA操作

3.6小结

第四章视频存储系统的硬件设计和配置

4.1引言

4.2设计原理

4.3外设接口部分设计

4.3.1数字图像数据输出格式分析

4.3.2接口部分关系设计

4.4采集卡各个部分的具体设计

4.4.1数据缓存体FIFO

4.4.2接口控制的设计

4.4.3时钟发生电路

4.4.4配置寄存器

4.4.5采集卡的具体硬件电路设计

4.5存储部分

4.6小结

第五章PCB的设计

5.1引言

5.2高速数字电路设计

5.2.1高速电路的定义

5.2.2传输线及传输线效应

5.3 PCI总线对布线的要求

5.4采集卡PCB的设计

5.4.1电子元器件的选择与电磁兼容设计

5.4.2布局、布线与电磁兼容性设计

5.4.3电磁兼容设计中的退耦电容

5.4.4电磁兼容设计中的电源问题

5.4.5阻抗匹配

5.5小结

第六章采集存储系统的驱动程序设计

6.1引言

6.2 WDM模型驱动程

6.3用DDK编制采集存储系统的WDM模式的驱动程序

6.3.1用DDK编制的基于windows2000下PCI驱动方法

6.3.2用DDK编制直接存储方式的驱动程序

6.3.3 DMA方式驱动程序的设计与实现

6.4用WINDRIVER编制硬件测试驱动程序

6.4.1 WinDriver简介

6.4.2用WinDriver编制PCI采集卡的DMA驱动程序

6.5小结

第七章总结与展望

致谢

参考文献

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