基于PCI总线多路图像采集卡的研究

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3.0 朱铭铭 2024-09-20 5 4 316KB 6 页 150积分

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基于 PCI 总线多路图像采集卡的研究

摘要：本文在设计了一种基于 PCI 总线的多路同步图像采集卡，该视频采集卡以 FPGA 为逻辑控制中心，采用 SAA7111 将

四路视频信号分别转换为数字图像数据，经 FIFO 缓存后，由 PCI 总线接口芯片 PCI9052 将数据送入计算机，最后通过应用

程序将图像显示出来。

关键字：PCI 总线；视频采集卡；驱动程序；FPGA

The Research of Multiplexing Image Grab

Card Based on PCI Bus

YE You-ming

（Huzhou Normal University ZheJiang，313000）

Abstract: In this paper the multiplexing synchronous image grab card are designed based on PCI bus. This image grab card uses

FPGA as the logic control center, uses SAA7111 to translate the 4 MUX image signal to digital image data. After buffering in an

FIFO, the data are read into computer by a universal PCI interface chip (PCI9052). Finally the images are displayed on screen.

Keywords：PCI Bus；Image Grab Card；Driver；FPGA

0引言

随着视频技术以及大规模集成电路的飞速发展，视频监控系统的应用越来越广泛。作为其核心，视频

采集技术也日趋成熟。目前，大多数采集卡都采用了视频局部总线，可以将图像数据直接采入内存，采集

卡不再需要专门的帧存储体。其中基于 PCI 总线的视频采集卡以其强大而灵活的功能和价格而成为目前市

场上的主流产品[1][5]。

本文研究一个支持四路标准视频信号输入，采集的像素阵列为 720 576 每秒钟采集 25 帧8位黑白图

像的高速图像采集卡。该数据采集卡能够多路同步显示，减少了所要了解对象的盲区，同时能够监测运动

物体。对此现在国外的技术比较成熟，但价格均昂贵，而国内研究比较少[5]。因此，本文对其进行研究，具

有较高的应用价值。

1基于 PCI 总线图像采集卡的总体方案

本文设计的图像采集卡系统原理如图 1所示。整个系统中，FPGA 是中心控制器件，它协调各个部分

的时序和工作[4]。系统上电后，它负责图像采集模块的初始化，数据缓冲模块的数据写入，PCI 系接口的

状态转换和数据传输。基于 FPGA 技术的采样控制器要产生众多的控制信号，可以分成三个模块：图像数

据采集控制(I2C总线)、FIFO 读写控制器、与 PCI 接口通信模块。

本图像采集卡设计中关键技术有：

①四路 CCD 摄象机的同步控制设计中摒弃了选用视频分配放大器 MAX4137，以一个 CCD 视频输出

信号为基准源，经过同步电路分配放大后，作为其余 CCD 摄象机的外同步信号的硬件实现控制方案，采

用现有的现场可编程门阵列(FPGA)进行同步的逻辑控制。

②标准视频信号采集模块的设计

采用视频解码芯片 SAA7111，对摄像头输出的标准模拟视频信号进行采集，输出数字视频信号、分离

后的同步信号以及采样时钟。视频解码芯片的初始化通过 FPGA 模拟 I2C总线来实现，摒弃了通过单片机

或DSP 的I/O 端口模拟 I2C总线的时序的硬件方案。

③数据缓冲与传输控制逻辑的实现

解码芯片输出的数字视频信号传输速度快、数据量大，同步传输会大量占用计算机的资源，因此有必

要对数据进行缓冲。这里采用容量为 16384 9bit 的型号为 IDT7206 的FIFO，同时，采用可编程逻辑器件

进行图像传输的逻辑控制，保证了图像数据的顺序性。

④基于 PCI 接口数据交换模块的设计

数据缓冲器中的数字视频信号需要及时传输到计算机内存，并完成动态显示。这里选用 PCI 专用芯片

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摘要：

基于PCI总线多路图像采集卡的研究摘要：本文在设计了一种基于PCI总线的多路同步图像采集卡，该视频采集卡以FPGA为逻辑控制中心，采用SAA7111将四路视频信号分别转换为数字图像数据，经FIFO缓存后，由PCI总线接口芯片PCI9052将数据送入计算机，最后通过应用程序将图像显示出来。关键字：PCI总线；视频采集卡；驱动程序；FPGATheResearchofMultiplexingImageGrabCardBasedonPCIBusYEYou-ming（HuzhouNormalUniversityZheJiang，313000）Abstract:Inthispaperthemultiple...

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