基于PCIE总线的视频采集系统驱动设计.pdf

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1、September2012Vol.43No.3(serialNo.149)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY基于PCIE总线的视频采集系统驱动设计肖忠炳，于乐（中国航空无线电电子研究所上海，200241）[摘要]为了提高数据传输带宽和可靠性，设计了基于PCIE总线的视频采集系统。在VxWorks操作系统下，驱动程序使用MSI中断方式和DMA传输机制，把FPGA压缩编码后的H.264码流通过PCIE总线传输至系统内存。测试表明驱动程序能满足视频采集系统传输要求。[关键词]PCIE；MSI中断；DMA

2、；FPGA；VxWorks；驱动[中图分类号]TP311[文献标识码]A[文章编号]1006-141X（2012）04-0024-03VideoCaptureSystemDriverDesignBasedonPCIEBusXIAOZhong-bing,YULe(ChinaNationalAeronauticalRadioElectronicsResearchInstitute,Shanghai200241,China)Abstract:Inordertoimprovedatatransmissionbandwi

3、dthandreliability,asetofvideocapturesystembasedonthePCIEinterfaceisdesigned.InVxWorksoperationsystem,thedriverusesMSIinterruptandDMAtransfermode,andittransfersH.264datacompressedbyFPGAtosystemSDRAM.Testsprovethatthedrivercansatisfythetransferrequestofthevide

4、ocapturesystem.Keywords:PCIE;MSIinterrupt;DMA;FPGA;VxWorks;driver间独享总线带宽，不需要共享总线带宽。1引言鉴于PCIE总线的优势，本系统采用FPGA加以DSP加PowerPC硬件架构的传统嵌入式视PowerPC8548硬件架构,用FPGA实现视频采集编频采集系统是基于PCI总线进行数据传输。随着码，以PCIE总线作为内总线进行数据传输，并在PCIE总线的发展，传统的PCI总线的劣势越来越嵌入式操作系统VxWorks下实现该系统视频驱动明显。例如P

5、CI总线是并行的总线，需要更多的硬软件的开发。件引脚；在33MHz和32位工作环境下，理论带宽2视频采集系统工作原理峰值只有132MB/s；多个PCI设备共享总线，相互牵制，而PCIE总线很好地解决了这些问题。PCIE视频前端是一路1280×1024分辨率的DVI信总线是串行总线，在X1模式下只需要一对各有两号，输入至视频采集编码模块，该模块由FPGA及根的收发线及一定数目的控制信号线；PCIE总线支外围电路组成，主要功能是通过H.264视频编码IP持双向数据传输，每个方向数据传输带宽0.5GB/s，核完成实时

6、视频编码，编码后的数据通过集成的可以扩展至32个通道，总带宽16GB/s;PCIE设备PCIE总线接口输出至主控模块。主控模块接收到24基于PCIE总线的视频采集系统驱动设计肖忠炳等2012年9月第43卷第3期(总第149期)H.264视频码流后通过以太网传输给外部测试系统表1功能寄存器组回放画面。该系统原理框图如图1所示。消息控制下一ID指针功能寄存器ID=05h消息地址寄存器低32位消息地址寄存器高32位消息数据寄存器3.3FPGA配置FPGA内部的核心是H.264编码IP核。压缩算法采用国际主流的H.

7、264AVC（AdvancedVideoCoding）视频编码。与常用的MPEG-4编码标准相比，H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是图1视频采集系统原理框图MPEG-4的1.5~2倍。单核可完成一路UXGA分辨3驱动程序设计率（1600×1200）视频30fps的H.264编码。FPGA配置主要是对视频前端VP口配置、3.1PCIE设备查找H.264编码核配置以及DMA配置。视频前端VP口首先在查找设备之前需对PEX8604桥设备进配置包括数据使能设置、数

8、据格式设置、分辨率设行配置，执行sysPciAutoConfig实现自动配置PCI置和帧率设置等。H.264编码核配置包括I帧间隔设备以及PCIE设备，sysPciAutoConfig函数是由设置、分辨率设置以及编码算法相关参数设置等。VxWorks下板极支持包BSP提供的接口函数，主要DMA配置包括DMA的目的地址和源地址设置、功能是完成设备地址空间分配。在本系统驱动程序DMA超时时