基于pci总线图像采集卡设计,;论文论文

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1、-第一章绪论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

2、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】1）EISA总线1989年，

3、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（ExtendedIndustryStandardArchitecture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33MBs。2）VESA总线VESA总线(VideoElectronicStandardAssociation

4、)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。把对数据传输速率要求的显卡、网络卡等通过各局部总线控制器与CPU相连。但由于总线的扩展性能限制了最高工作频率，一般选定为33MHz，数据传输速率最大为132MBs。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。3）PCI总线PCI是PeripheralComponentInterconnec

5、t(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，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI数据总线定义为32位，且可以扩展成64位，PCI不依附于某个个体处理器，他是一种独立于处理器的局部总线。PCI适用于多种型号的微处理器，并且能实现即插即用，在加电时，BIOS可以自动检测机器的配置，给各个外围设备分配存储缓冲区，中断请求信号等，从而避免中断请求，直接存储器的存取和I/O通道之间的冲突。PCIv1.0支持33MHz的工作频率，132MBs为最大的数据传输功率；PCIv2.1工作在6

6、6MHz的频率中，最大的数据传输速率为264MBs或者528MBs。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

7、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

8、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