基于研华CPCI总线架构设计的实时图像信号处理平台

摘要:本文主要介绍了基于CPCI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。架构设计选择开放式的CompactPCI总线作为基本,采用CPCI标准平台用于I/O处理。

一、 系统设计的相关技术

(一)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实时图像处理,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。

(二)系统架构设计简介

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。

CPCI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。