基于PCI总线的嵌入式实时图像处理系统

　　本文着眼于图像处理系统的发展要求，说明了基于PCI总线的DSP图像处理系统的优点，并详细阐明了系统的硬件结构和PCI总线的驱动实现，最后介绍了系统实现的效果。

　　1 图像处理系统发展现状

　　在计算机信息处理及应用中，图像信息处理以及处理结果的应用占有十分重要的地位。图像处理的发展依赖于处理器芯片(包括单片机、DSP等)技术的应用和发展，以及大容量、价格低廉的存储器的出现。图像处理系统虽然由机箱式大体积结构发展为插卡式小型化结构，但是由于图像处理存在大量的数据信息，在实时性和容量上一般不能满足多数需要实时处理的场合。这主要体现在如下2个方面。

　　1.1 实时性要求

　　图像处理系统有很多种实现方法，比如在通用计算机上用软件实现、用单片机实现、利用特殊用途的DSP芯片来实现等。但这些实现方法都有着缺点，例如软件实现速度太慢，不能用于实时系统;单片机采用的是冯·诺依曼总线结构，而且乘法运算速度太慢;如果用特殊用途的DSP芯片又缺乏灵活性，而且开发工具不是很完善。

　　在本系统中，图像处理系统是在通用计算机上加入DSP加速卡来实现。利用DSP芯片的高速处理特性完成大部分的图像处理工作，计算机只是作为辅助操作和存储系统。这种方法发挥了DSP的高速性能又具有相当大的灵活性的特点，开发工具比较完善。

　　实现实时性要求还必须有足够的传输速度，PCI总线速度最高可达132MB/s，这是其他总线无法比拟的速度，如ISA总线速度只有5MB/s。

　　1.2 小型化要求

　　现今图像处理应用越来越趋于小型化系统，趋向于把整个处理系统集成在一个小"黑盒子"里面，甚至于一块电路板上。这就要求图像处理系统具有高速度、高集成度的处理芯片来完成原本需要许多部件合作完成的任务。DSP的中央处理器特性使得可以把众多的功能集于一身，并通过外部扩展来实现复杂的功能，实现系统的小型化。

　　另外，视频数据一个很大的特点就是大容量性，这是与音频数据最大的区别之一。对于大容量数据的实时处理不但需要高速的CPU，还需要能扩展的大容量存储空间。在通用计算机上用软件实现时，其存储空间由计算机的存储空间决定，其扩展性能受到了限制;同时单片机的扩展空间有限。它们都无法满足视频数据的大容量要求。

　　本文正是着眼于实时性和小型化要求这两方面问题，设计了用DSP加速卡实现的图像采集系统。利用DSP芯片的高速处理特性完成大部分的图像处理工作，上位机只完成辅助操作和存储系统。这种方法发挥了DSP的高速性能又具有相当大的灵活性，而且开发工具比较完善。另外，PCI总线速度最高可达528MB/s (66MHz、64位)，这是其他总线无法比拟的速度。系统中C6000系列中DSP的可扩展存储空间高达1GB，这完全可以满足一般图像处理系统的需要。