CPCI總線實現實時圖像信號處理平臺設計

DSP+FPGA混用設計

　　為了提高算法效率，實時處理圖像信息，本處理系統(tǒng)是基于DSP+FPGA混用結構設計的。本系統(tǒng)要求DSP可以滿足算法控制結構復雜、運算速度高、尋址靈活、通信能力強大的要求。所以，我們選擇指令周期短、數據吞吐率高、通信能力強、指令集功能完備的DSP。選用百萬門級FPGA進行硬件實現。非常適合實時信號處理系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)架構設計

　　CompactPCI作為PCI總線的電氣、軟件和工業(yè)組裝標準，是當今最新的計算機標準之一。CompactPCI總線的高速、堅固、可靠、穩(wěn)定，與PcI軟件的良好兼容性，使得它成為工控領域最流行和通用的計算機接口總線。

　　CPCI目前最高傳輸速度528MB/s，可用的PCI-X的最高傳輸速度可達1066MB/s。

　　在高速堅固，可靠穩(wěn)定的技術基礎上，本系統(tǒng)設計了可運用客戶自有協議的CPCI背板和接口統(tǒng)、高度模塊化的CPCI業(yè)務板。

　　綜合業(yè)務處理平臺

　　綜合業(yè)務處理平臺是指在單一平臺實現多路信號預處理、復雜圖像算法、圖像顯示、數據存儲、系統(tǒng)控制等任務。這不僅要求硬件必須具備高性能，可以進行實時處理，同時，嵌入式的應用環(huán)境還要求體積小、重量輕、功能強、可靠性高。

　　完整的系統(tǒng)由以下幾個模塊構成：箱體，電源，背板，A/D預處理板與信號處理板等。

　　箱體，電源和背板

　　箱體采用標準19英寸上架的外型尺寸。內部空間：支持2U 4槽CPCI背板;支持2個3UCPCI電源。箱體背部雙電源輸入接口，通斷式開關(支持常開)。以便響應斷電后系統(tǒng)重啟的要求。

　　3U CPCI電源支持熱插拔;采用和系統(tǒng)一體的智能管理電源背板;支持AC輸入。

　　背板上有4個6U插槽，每個插槽有5個插座：P1，P2，P3，P4，P5。P1，P2為標準PCI，提供5V/3.3V信號環(huán)境。

　　系統(tǒng)槽P3，P3，P5定義按照系統(tǒng)板MIC-3369定義標準。

　　擴展槽：P1，P2，P3，P4，P5采用穿透型長針，前后穿透，配護套。P1，P2這樣設計，前插板和后插板都可以根據實際需求從背板上取得供電。P3，P4，P5提供完善的信號前后路由。

　　此外，3個擴展槽的P3之間、P4之間、P5之間設計為PIN TO PIN連通。

　　這樣設計，為業(yè)務板間建屯線性擴展，上一級處理模塊與下一級模塊通信建立了物理通信端口。

　　A/D預處理板

　　考慮到系統(tǒng)每個業(yè)務板都要處理多路輸入，而且工程安裝設備要求便利，我們專門為模擬輸入的信號調理設計一個標準的處理模塊：尺寸為233.35mm×80mm×1槽空間。這樣信號線全部在箱體后部接入。每個業(yè)務板一一對應預處理的數字信號按照預定的方式通過P5高速傳送到對應業(yè)務板上的FIFO。FIFO控制器根據觸發(fā)的有效來變換工作方式。

　　考慮到系統(tǒng)擴展和故障排除的便利，業(yè)務處理板設計成統(tǒng)一的架構。這樣，用戶針對不同的處理業(yè)務只要更改設計好的軟件內核，硬件接口程序和用戶界面都不用更改。同樣，排除故障時只要更換問樣的業(yè)務板即可完成。

　　業(yè)務處理板尺寸為233.35mm×160mm×1槽空間;支持PICMG 2.1熱插拔規(guī)范。

　　板上DSP和FPGA各自帶有RAM，用于存放業(yè)務處理過程所需要的數據。