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基于FPGA的PCI图像传输与处理卡设计及实现

作　者: 胡建超
导　师: 王军宁
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: PCI9054 FPGA 高帧频图像放大灰度压缩
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着微处理器技术的飞速发展，最大数据传输率只有8MB/s的ISA总线已经不能适应它的高速度，逐渐淡出历史舞台，取而代之的是高速的PCI总线。PCI总线是一种先进的高性能的32/64位地址数据复用局部总线，可同时支持多组外围设备，并且不受处理器的限制，为中央处理器及高速外围设备提供了一座桥梁。开发面向PCI总线的芯片和各种接口设备，已经成为广大研究人员的研究课题之一，并得到了广泛的重视，所以对PCI总线的研究应用是很有价值的。本文首先在研究PCI总线协议的基础上，对几种PCI总线接口方案进行了比较，并给出了一种基于PCI总线的通用板卡的设计方案。方案中选用了PLX公司的PCI9054专用接口芯片来实现PCI接口，并在其上研究实现了高帧频图像在普通监视器上显示方案，另外还利用FPGA可编程特性对输入的图像实现图像放大、图像灰度级动态压缩和FFT变换算法处理，仿真与实现结果表明本文给出的方案与算法能使系统稳定正常工作，最终制作的板卡传输速率达到104MB/s，接近理论峰值132MB/s。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景  7
  1.2 PCI 总线介绍  7-11
    1.2.1 PCI 总线特点  8-9
    1.2.2 PCI 总线的现状与未来发展趋势  9-11
  1.3 论文结构安排  11-13
第二章 PCI 总线及接口设计  13-27
  2.1 PCI 接口设计方法  13-15
    2.1.1 基于 IP 核的 PLD 器件开发  13-14
    2.1.2 PCI 总线专用接口芯片  14-15
    2.1.3 本设计 PCI 接口方案选择  15
  2.2 PCI 桥接芯片 PCI9054 介绍  15-18
    2.2.1 PCI9054 主要功能特性  16-17
    2.2.2 C 模式 LOCAL 总线操作  17-18
  2.3 PCI9054 初使化配置以及内部寄存器的作用  18-21
    2.3.1 PCI9054 的初始化配置  18
    2.3.2 串行 EEPROM 的配置  18-19
    2.3.3 PCI 卡的 EEPROM 的烧录方法  19-21
    2.3.4 PCI9054 内部寄存器  21
  2.4 数据传输模式  21-24
    2.4.1 PCI 初始化主模式  22
    2.4.2 PCI 目标从模式  22
    2.4.3 DMA 模式  22-23
    2.4.4 本设计采用突发加 DMA 方式的介绍  23-24
  2.5 PCI 中断  24-27
    2.5.1 PCI 中断机制  24
    2.5.2 PCI9054 支持的中断方式  24-27
第三章图像卡的硬件系统组成与 FPGA 实现  27-37
  3.1 系统方案设计框图  27-30
    3.1.1 图像卡上主要器件介绍  28-30
  3.2 PAL 制图像传输的 FPGA 实现  30-37
    3.2.1 PCI9054 本地总线接口逻辑的 FPGA 实现  30-32
    3.2.2 PAL 图像显示的 FPGA 实现  32-37
第四章高帧频图像传输及图像处理算法的 FPGA 实现  37-53
  4.1 高帧频图像在普通监视器上显示  37-40
    4.1.1 高帧频图像抽帧显示  37-38
    4.1.2 高帧频图像拼图显示  38-40
  4.2 图像插值放大算法的 FPGA 实现  40-45
    4.2.1 常见图像放大算法介绍  40-42
    4.2.2 双线性插值在 PFGA 内实现  42-45
  4.3 图像灰度级动态压缩算法及 FPGA 实现  45-49
    4.3.1 图像灰度级动态压缩算法  45-46
    4.3.2 图像灰度级动态压缩的 MATLAB 仿真  46-48
    4.3.3 图像灰度级动态压缩的 FPGA 实现  48-49
  4.4 FFT 兆核函数的 FPGA 应用与仿真  49-53
第五章总结与展望  53-55
致谢  55-57
参考文献  57-59

基于FPGA的PCI图像传输与处理卡设计及实现

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