基于PCI总线的视频图像多通道串行采集系统设计与优化

本文主要探讨的是单片机与数字信号处理器(DSP)结合的多通道串行数据采集系统设计，该系统采用PCI (Peripheral Component Interconnect) 总线作为关键组件。PCI总线作为一种高性能的局部总线，其特点是32位可升级至64位，独立于中央处理器(CPU)，工作频率可达33MHz/66MHz，支持高速数据传输，最高速率可达132MB/s (32位) 或528MB/s (64位)。 在实际应用中，传统的数据采集卡可能无法满足所有用户的特定需求，因此设计了一个适用于视频图像采集系统的解决方案。该系统能处理多路同步串行数据，数据源通过串行接口发送，被数据采集卡接收后传递到上位机进行进一步的分析处理。上位机不仅接收数据，还能向外界发送控制字，并转换成异步串行信号，从而精确地控制视频图像的采集流程。 系统的核心设计是将PCI接口逻辑与其他用户自定义逻辑集成在FPGA (Field-Programmable Gate Array) 中，这样显著节省了硬件资源，提高了系统的灵活性和扩展性。用户可以根据需要增加串口或者额外的功能模块，使得该系统具有广泛的适用性和良好的性能表现。 PCI总线的设计包括配置空间，它是所有PCI设备的基础，用于设备的识别和初始化。配置空间包含供应商代码、设备代码、版本识别、首部类型和类别寄存器等，这些寄存器用于设备的唯一标识和控制。此外，PCI总线还支持两种工作模式，即主模式（允许设备控制总线）和从模式（设备响应主机的控制），支持DMA (Direct Memory Access) 传输，提高了数据交换的效率。 本文介绍的基于PCI总线的多通道串行数据采集系统设计，通过灵活的架构和高效的总线技术，为视频图像采集等应用提供了强大的数据处理能力，同时具备良好的扩展性和兼容性，适应不同场景的需求，展现出单片机与DSP协作的高效性能。