[发明专利]基于PCI-E的高速图像采集存储卡

说明书

技术领域

本发明属于高速图像采集领域，特别是一种基于PCI-E的高速图像采集存储卡。

背景技术

图像与人们的生产生活息息相关，是人类获取和交换信息的主要来源，据统计人类有80%以上的信息来自于图像。随着计算机及视频技术及硬件技术的展，图像采集在电子通信与信息处理领域得到了广泛的应用，例如数字化广播电视、网络媒体、监控系统等等，视频图像采集存储卡作为计算机视频应用的重要设备，承担着模拟信号向数字信号转换的任务，在现代媒体系统中占据着重要的位置。设计一种功能灵活，使用方便，便于嵌入到系统中的视频信号采集电路具有重要的实用意义。

图像采集系统包括图像采集、图像传输、图像存储、图像处理和图像分析等。传统的图像采集系统是一种基于个人计算机(PC)的系统。图像采集存储卡部分负责图像信号的获取、采集和控制以及与计算机间的高速数据传输及相应的控制，PC机部分完成图像信号的存储、显示等功能。无疑图像采集存储卡在图像采集系统中居于核心地位。

目前比较主流的几种PC视频接口是VGA接口、DVI接口和HDMI接口。相对而言，VGA接口比较落后，但由于它仍然是目前最多厂商所支持的一个低标准，所以，它的应用范围是最广泛的。由于VGA接口输出模拟信号，在分辨率提高的情况下，VGA信号所显示的图像有明显的失真。

DVI接口是一种数字视频接口，它的支持较高的视频分辨率。DVI接口特别适于作为液晶显示器的视频信号输入，能够最大限度的发挥液晶显示器清晰度高图像失真小的优势。但DVI接口比较大，影响了使用性能。

HDMI接口是目前很新型的一款视频接口，它是DVI接口的升级版。除了输出数字信号，支持较高分辨率以外，它还可以同时输出音频信号。并且HDMI接口非常小巧，使用方便。但目前来说，HDMI接口价格偏贵。

随着PCI总线的推出，现在的图像采集存储卡借助PCI总线的线性突发传输的特点，可采用面向计算机存储器的图像采集方式，即模拟图像通过A/D转换器后，先存于PCI总线产品自身的缓冲器中（一般只需几K的容量），当缓冲器满后直接把图像数据传输给计算机的物理存储器。因此电路设计较为简化、成本低、采集速度快、数据传输流畅，基本满足24帧/s的图像采集要求。而随着PCI-E总线的提出，又将数据传输的速率提升到一个新的台阶。

作为第三代高性能IO总线，其总线结构采取了根本性的变革：并行总线变为串行总线，引脚数大大地减少；点到点的互连。这些变革不仅提高了数据传输的速率，而且大大地减少了电路设计的成本。将这种总线应用到视频采集卡中，不但能够缓解数据吞吐速率不匹配的矛盾，还能够简化电路的设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PCI-E总线的图像采集存储卡，从而快速实现高速图像的采集的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于PCI-E的高速图像采集存储卡，包括光纤传输模块、A/D转换模块、FPGA逻辑模块、EPCS逻辑程序存储模块、JTAG程序下载接口、SATA硬盘数据存储模块、SDRAM模块、桥芯片和PCI-E接口，光纤传输模块与A/D转换模块连接，PCI-E接口与桥芯片连接，A/D转换模块、EPCS逻辑程序存储模块、JTAG程序下载接口、SATA硬盘数据存储模块、SDRAM模块和桥芯片分别与FPGA逻辑模块连接，PCI-E接口通过WDM驱动程序被PC机识别，光纤传输模块将采集的图像信息传输进A/D转换模块，A/D转换模块将模拟信号转化为数字信号串行输入到FPGA逻辑模块，在该FPGA逻辑模块中，将完成图像的数据重组、PCI数据结构的组合、控制信号的产生与配合；EPCS逻辑程序存储模块进行板卡上电后的FPGA程序配置，完成FPGA逻辑模块的初始化；JTAG程序下载接口为FPGA程序传输通道，通过该接口，可以将程序固化到EPCS逻辑程序存储模块，SATA硬盘数据存储模块完成FPGA逻辑模块对图像处理数据的永久存储，通过该模块完成SATA数据结构以及控制信号的组合，SDRAM模块实现采集数据的串并转换与存储，为后续PCI-E数据结构准备传输数据；桥芯片将完成FPGA逻辑模块传输出来的PCI信号到PCI-E的转换。