基于PCI总线的印品质量检测系统设计实现

　　1 概述

　　印品质量检测系统是一种基于视觉在线的检测系统，通过摄像机在线扫描印品图像,然后送至内存通过图像处理软件处理, 结果与标准数据比较，找出两者之间的差异并分析产生误差原因，进而重新设计参数。实际中，通常需要对大面积印品进行高精度的检测，而单个摄像头只适于摄取 小范围的图像，为了保证精度、同步测量、协作状态检测，本文使用了多个CCD摄像头同步获取不同位置信息，利用CPLD的逻辑控制功能配合PCI总线以 DMA方式同步传输数据供上层的应用软件对采集到的数据进行实时处理。从而很好地满足尺寸、精度和实时性的要求。

　　2 系统硬件结构与工作原理

　　系统框图如图1所示,该图像采集系统由四路CCD相机、PCI图像采集卡和计算机组成。其中，四路高速CCD摄相机同步获取大面积被检测印纸图 像信息;PCI多路采集卡由PCI接口芯片、配置EEPROM、CPLD逻辑控制芯片、高速缓存(FIFO)、视频解码芯片等构成，主要实现CCD图像的 采集、缓存和传输;PC机完成采集工作的控制、图像数据的传输控制、图像处理、存储及在显示器上显示的功能。

　　其工作原理如下: PC机应用程序通过PCI总线向CPLD控制逻辑电路发出“采集开始”命令，CPLD控制逻辑收到开始采集指令后通过虚拟I2C总线控制方式来控制四路视 频解码器开始解码,解码后同步输出的高速图像数据及同步信号到FIFO数据输入端缓存，当存储空间将要满时，向PCI总线控制器发出中断请求信号，PCI 总线控制器将中断信号转发到PCI图像采集卡,PC机响应此中断信号，通过PCI总线控制器读取FIFO中的数据，直至读取FIFO空为止，数据经由 PCI总线，以DMA方式将图像数据快速送入计算机的内存缓冲区，由应用程序根据需要提供对其进行数据图像处理，及在屏幕上显示处理后的结果。

　　系统由硬件部分和软件部分构成。硬件部分设计主要指四路CCD摄像机图像采集卡的电路设计、CPLD的逻辑控制功能设计;软件部分设计包括底层 的设备驱动程序设计和上层的应用程序设计,其功能是控制硬件电路实现对四路CCD图像数据的采集、图像处理、存储和显示。

　　3　系统各功能模块介绍

　　3.1 CCD选型

　　CCD器件采用加拿大DALSA公司的IL-E2线阵2048像素的TDICCD,它以3500行/s速度对印品逐行扫描。四路CCD相机通道同步采样，采样信号数据块大小默认为：20484150=1.17Mb。这里150为扫描行数(根据五号字体计算得出)，行数程序可调，即扫描块面积可调。扫描这样一幅图像所需要的时间为 150/3500=42.85ms。

　　3.2　PCI接口设计

　　PCI接口是外部总线与PCI总线的通信接口,完成PCI总线与外部总线间的通信，PCI总线协议复杂,接口电路实现比较困难。目前实现PCI 接口的方案一般分为两种:一种是全部用可编程逻辑器件完成;另一种是用PCI接口芯片与逻辑电路配合实现。相对而言,后者设计简单,开发周期短，兼容性 好。本系统采用AMCC公司专用的PCI接口芯片AMCCS5933，其复杂的PCI接口规范完全由S5933实现，只需将其PCI接口信号与PCI总线 相连，不需要额外的驱动电路，从而加快了设计进程。