基于PCIe的高速图像注入式仿真系统

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探索ARM Cortex-M7核心为明日物联网预做准备

图2 最小微控制器
图1 ARM Cortex-M7 处理器
2015.8
305857
71
连接，可以活动支持，实现需要实时性能的控制边缘节点。

另一种配置选项是将嵌入式内存总线类型说明
新：ITCM
指令紧密耦合内存 (TCM) – 64位总线，针对Cortex-M7处理器上指令表1 ARM Cortex-M7 总线类型和说明
图3 带外部内存的微控制器
图4 ARM Cortex-M7 处理器双核锁步配置
以及闪存的带宽；
●可选ECC支持。

许多不同因素可以影响到决策，如嵌入式闪存的读取访问速度，时钟令字。

随着程序大小变大，缓存要求也在提高，指令缓存大于数据缓存也不罕见。

相反，一些应用程序可能有很小的控制或DSP循环，同时可能有
图5 Kinetis KV5x MCU 系列框图
图5 异常处理流程
以根据不同的应用来定义，处理步骤步骤的同步信号，如果没有达到时间。

基于某国产处理器的PCIE信号仿真设计

电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering基于某国产处理器的PC IE 信号仿真设计武天骄杭平平江保力(中国电子科技集团公司第五十二研究所浙江省杭州市311100)摘要：本文通过对某国产型号处理器高速P C I E 接口进行信号完整性仿真设计，阐述了仿真流程和思路、P C B 无源通道的设计优化着眼点，以及IBIS -A M I 模型在高速S e r d e s 仿真中的应用。

通过此方法可显著改善P C I E 信号质量，提高设计可靠性。

关键词：高速串行信号；无源通道；仿真设计；P C I E ; Hyp e r lynx电子技术Electronic Technology1引言表1: P C I E 总线速率和编码方式当今世界数字技术飞速发展，无论是一位从事通信系统，计算机系统、雷达和卫星通信系统、或是高速半导体集成电路设计、高速光电收发模块、高速信号处理、高速互连器件（如高速接插件，高速数字传输电缆）等领域的研发及测试工程师都会面临信号完整性问题。

近年来，在国家集成电路国产化大背景下，国产核心器件的研发和产业化应用显得尤为关键。

在工程实现中，科学有效的仿真手段和方法对解决高速接口的信号完整性问题十分重要。

本文就国产某型号处理器高速P C I E 接口进行信号完整性仿真设计。

2高速串行信号仿真设计概述通常在P C B 、电缆等互连结构中，当信号上升时间小于6倍的信号传输延时，就需要考虑信号完整性问题，这时，这些无源结构需要用传输线的理论进行分析和设计。

高速信号的仿真设计可分为前仿真和后仿真；以及无源仿真和有源仿真。

核心是分析整个链路的损耗大小，并对各个无源结构如 P C B 互连通道、过孔、连接器、线缆等进行仿真优化设计，最终满足协议规范或器件的性能指标要求。

在图1所示的系统无源链路示意图中，不同的互连结构要运用不同的模型进行表征：(1) 芯片的发送和接收：芯片的内部电路，使用A M I 模型；芯片的封装，使用S P I C E 模型或S 参数模型。

基于PCI总线的高速数据信号模拟器的实现

基于PCI总线的高速数据信号模拟器的实现
张志安;陈荷娟
【期刊名称】《测试技术学报》
【年(卷),期】2007(021)005
【摘要】讨论了利用PCI总线实现硬目标侵彻引信半实物仿真系统中数据传输的优点,提出了一种基于PCI总线的高速数据信号模拟器的设计和实现方法.主要介绍其硬件实现方法和驱动程序设计.该高速数据葺信号模拟器利用PLX9054作为PCI 总线接口芯片,用FPGA(现场可编程门阵列)作为系统控制核心,采用先入先出(FIFO)技术、DMA(直接存储器存取)数据传输方式,以及高速D/A(数/模)转换器完成高速模拟信号输出,主要解决了硬目标侵彻引信半实物仿真系统中过载信号的模拟.【总页数】5页(P450-454)
【作者】张志安;陈荷娟
【作者单位】南京理工大学,机械工程学院,江苏,南京,210094;南京理工大学,机械工程学院,江苏,南京,210094
【正文语种】中文
【中图分类】TP399
【相关文献】
1.基于PCIe总线的高速数据采集卡设计与实现 [J], 李木国;黄影;刘于之
2.一种基于PCI总线的可编程雷达信号模拟器实现 [J], 黄智刚;柳重堪;万国龙;单冬梅
3.基于PCI Express总线的高速数据传输卡设计与实现 [J], 潘玉霞;马游春;熊继军
4.基于PCI-E总线的高速数据传输卡的设计与实现 [J], 李建兵;徐向辉
5.基于PCIe总线的高速数据采集系统设计与实现 [J], 尤焜
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基于PCI和FPGA的高速数据采集系统

新技术·新业务DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2023.08.014基于PCI和FPGA的高速数据采集系统［张四维王勋志谭静波］为了准确、实时地采集工业现场快速变化的数据，设计了一种基于外设部件互连标准（Peripheral Component Interconnect，PCI）和FPGA的高速数据采集系统，系统主要包括高线性度模拟光耦模块、高速模数转换模块、同步动态随机存储器控制模块、PCI通信模块、FPGA及其软件系统等。

系统把PCI总线具有的兼容性强，数据传输快等特点和FPGA具有的灵活可编程性结合起来，并引入了高线性度的模拟光耦模块和具有流水线结构的高速模数转换器（THS1206），使系统具有传输速率高、数据处理能力强和抗电磁干扰能力强等特点，仿真和实验结果验证了设计的正确性。

张四维湖南省交通规划勘察设计院有限公司，本科毕业于郑州轻工业大学，主要研究方向为嵌入式系统设计。

王勋志湖南省交通规划勘察设计院有限公司，硕士毕业于中南大学，主要研究方向为嵌入式系统设计。

谭静波湖南省交通规划勘察设计院有限公司，本科毕业于湖南科技大学，主要研究方向为嵌入式系统设计。

关键词：数据采集线性光耦 THS1206 FPGA PCI摘要1 引言在信号处理技术中，数字信号的处理是主流及趋势；而在数字信号处理技术中起关键性作用的就是前期的数据采集工作。

工业现场常常有一些快速变化的数据需要采集，根据香农采样定理，采样频率应该不小于模拟信号频谱中最高频率的2倍，故要求数据采集系统要有高的采集速率。

与此同时，高速采集到的大量数据也需要及时或是实时进行处理，这对采集系统的数据处理器的性能有高的要求。

外设部件互连标准（Peripheral Component Interconnect，PCI）总线是目前最先进的计算机总线之一，具有兼容性强、功能全、传输速率快等特点，它不受限制于具体的处理器，可以为高速的外围设备与中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）之间提供高性能、高吞吐量的数据通路[1]。

基于PCIExpress的高速红外图像采集系统

（国科学院上海技术物理研究所，上海２０８）中００３
摘要：介绍了一种基于ＰＩｘｒｓＰＩＣｐｅｓ（Ｃ．ＥＥ）总线的高速红外图像采集系统。重点介绍了ＰＩＣ— Ｅ图像
采集板卡的硬件设计和主机的软件设计，ＰＩ图像采集板卡采用了基于ＦＧ的硬件结构，主机的Ｃ．ＥＰＡ软件设计包括驱动程序和应用程序两部分。经实验测试，此高速红外图像采集系统能完成红外图像的实时采集、显示及存储，性能稳定可靠。系统适用于高帧频、大数据量的红外图像实时采集。
ｐａｅｓｍａｎｌｎｔａｄｒｅｉｎｏｐｒｉｉｙｏｈｅｈｒｗａｅｄｓｇｆｔＰＣＩＥａｑｕｓｔｏａｄａｄｔｅｓｆｗａｅｄｓｇｏｓ．ｈｅ－ｃｉｉｉｎｂｏｒｎｈｏｔｒｅｉｎｏｆｔｈｔｈｅ
ｉｒｒｄｉａｅｗｉｈｉｈｆａｅｒｔｎａｓｖａａｎｆａｅｍｇｔｈｇｍａｅａｄｍｓｉｅｄｔ．ｌ
Ｋｅｒ：ｉｒｒｄｉａｅ，ａｑｉｉｉｎｓｔｍ，ＰｐｅｓＦＰＧＡｙｗｏｄｓｎｆａｅｍｇｃｕｓｔｏｙｓｅＣＩＥｘｒｓ，
ＴｈｅＰＣＩＥｃｕｉｉｉｎｂａｄｓｓＦ — ａｑｓｔｏｏｒｕｅＰＧＡｓｔｅｍａｎｃｎｒｌｅ．Ｔｈｏｔａｅｄｓｇｆｔｏｓｎｃｕｓａｈｉｏｔｏｌｒｅｓｆｗｒｅｉｎｏｈｅｈｔｉｌｄｅ

高速图像处理嵌入式系统的设计

高速图像处理嵌入式系统的设计陈素华;郭利辉【期刊名称】《许昌学院学报》【年(卷),期】2011(030)005【摘要】A high-speed image processing embedded system based on the field programmable gate array and high-speed digital signal proeessor is designed in this paper. A novel data transmission structure with a dual-port RAM which is divided into two halves is applied to buff the high-speed real-time image data by means of Pingpong technique. Because all work in the system is divided between the FPGA and DSP in the form ofthe pipelined, it is 25% higher than the processing system based on the single DSP in performance. This system is easy to transplant other algorithms for its reconfigurability.%介绍了一种基于现场可编程逻辑阵列和数字信号处理器协同作业的高速图像处理嵌入式系统．设计了一种新颖的数据传输结构，该结构借助于单片双口RAM（将其内部等分两部分），利用乒乓技术完成对高速实时图像数据的缓冲．整个系统中所有工作，在FPGA和DSP间分工且形成流水，比使用单片DSP建立的处理系统性能提高25％左右．该系统具有可重构性，方便其它的算法于该系统上实现．【总页数】4页(P64-67)【作者】陈素华;郭利辉【作者单位】许昌学院电气信息工程学院,河南许昌461000;许昌学院电气信息工程学院,河南许昌461000【正文语种】中文【中图分类】TP274【相关文献】1.基于嵌入式系统的高速公路低压测控装置设计及应用 [J], 陈建;刘玉新2.基于嵌入式系统的电气设备高速数据存储设计 [J], 刘方明3.100MHz高速计数器在STM32F103系列嵌入式系统中的设计与实现 [J], 杨卫东;班崟峰;杨红天4.高速嵌入式系统中的电源完整性设计方法 [J], 周子琛;申振宁5.图像处理中间件在嵌入式系统中的设计与实现 [J], 柯勇;杨宗凯;赵梦欣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于PCI总线的超高速数据采集系统的设计与实现

基于PCI总线的超高速数据采集系统的设计与实现
谢前进
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2002(010)009
【摘要】研究了PCI计算机总线超高速数据采集与DSP系统的设计与实现.系统采用PCI总线及I,Q支路双通道设计,通道采样率均为500MHz,系统存储深度为2MB,中央处理器采用高速DSP TMS320C6202,时序和逻辑电路由EPLD实现.实际测试结果表明,系统工作正常,证明系统原理与硬件设计是成功的.
【总页数】2页(P612-613)
【作者】谢前进
【作者单位】北京理工大学,电子工程系,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.基于PCI04总线的加速度计数据采集系统设计与实现 [J], 宋敏达;许化龙;李华;王凯
2.基于PCI总线的数据采集系统设计与实现 [J], 刘萍;力智
3.基于PCI总线的红外探测器图像数据采集系统设计与实现 [J], 郑可旺;黄勇;王聪
4.基于PCI总线的高速数据采集系统的设计与实现 [J], 李国辉;杨宏;刘立新
5.基于PCIe总线的高速数据采集系统设计与实现 [J], 尤焜
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ｗｉｄｅ
ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ．
ｗｏｒｄｓ：ＰＣＩｅ；Ｉｎｊｅｃｔｅｄ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ；Ｉｍａｇｅ；ＦＰＧＡ
图像直接注入式仿真可以克服上述缺点。现阶段的数字图
Ｏ引
言
像注入式仿真平台大多数采用ＵＳＢ或者ＰＣＩ总线传输图像数据口］，这些系统的传输带宽有限，很难适应高分辨率高帧频数字图像仿真需求。随着处理器技术的不断发展，互连领域中，高速差分总线技术代替并行总线技术是大势所趋。ＰＣＩｅ（ＰＣＩ
实验结果表明，系统稳定可靠，能够为不同的高速图像处理平台提供真实的外场视频图像，具有数据真实、实时性好、传
输带宽高、经济性好、适应性广等特点。关键词：外围组件互联扩展；注入式仿真；高速；图像；现场可编程门阵列中图法分类号：ＴＮ９１１．７３文献标识号：Ａ文章编号：１０００—７０２４（２０１４）０３—１０５６—０５
摘要：为了满足一些图像处理平台对高分辨率高帧频真实外场图像数据源的需求，介绍了一种利用Ｖｉｒｔｅｘ－６ＦＰＧＡ实现的ＰＣＩｅ高速图像注入式仿真系统。给出基于ＦＰＧＡ的ＰＣＩｅＤＭＡ传输、ＤＤＲ３ＳＩ）ＲＡＭ控制、访问仲裁的实现方法，介绍基于ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ的驱动开发方法和ＭＦＣ的上位机开发流程。经测试，ＰＣＩｅ带宽可以达到７７０ＭＢ／ｓ，满足系统传输需求。
ｃａｎ
ｐｒｏｖｉｄｅｒｅａｌｏｕｔｆｉｅｌｄｖｉｄｅｏｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｉｇｈｓｐｅｅｄｉｍａｇｅｐｒｏ—
ｃｅｓｓｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄｉｔｈａｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｅａｌｄａｔａ，ｒｅａｌｔｉｍｅ，ｈｉｇｈｒａｔｅ，ｇｏｏｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌａｎｄＫｅｙ
ＳＤＲＡＭ
ｃｏｎｔｒｏｌ
ａｎｄ
ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎｏｆ
ｔｏ
ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄ
ＦＰＧＡｉｓ
ｏｎ
ｏｎ
ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ
ａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｆｌｏｗｏｆｗｉｎｄｏｗｓｐｒｏｇｒａｍｂａｓｅｄ
ＭＦＣ．
ＫｎｏｗｎｔｈａｔｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆＰＣＩｅｃｏｕｌｄａｃｈｉｅｖｅ７７０ＭＢ／ｓｂｙｔｅｓｔｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｉｓｆｕｌｆｉｌｌｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉ— ｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｓｔｅａｄｙ，ｄｅｐｅｎｄａｂｌｅａｎｄ
收稿日期：２０１３—０８—２０；修订日期：２０１３—１０—２６基金项目：国家８６３高技术研究发展计划基金项目（２０１２ＡＡ７０３１０１０Ｂ）
ｐｒｅｓｓ）于２００１年正式发布，是Ｉｎｔｅｌ公司开发的第三代ＩＯ总线标准。ＰＣＩｅ总线是串行总线技术，可以在很高的频率上传输数据，所以在保证数据完整性的同时有很高的带宽。其中ＰＣＩｅＧｅｎｌ标准ｘ１通道单向传输速率为２．５Ｇｂ／ｓ，
Ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｉｍａｇｅ
ＦＡＮ（１．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ
ｉｎｊｅｃｔｅｄｓｉｍｕｌａｔｏｒｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＰＣＩｅｂｕｓ
Ｂ０１”，ＷＡＮＧ
Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ
Ｙａｎ－ｉｉｅｌ，ＳＵＮＨｏｎｇ－ｈａｉｌ
ａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｅｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ；
２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）
ｓｏｕｒｃｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔＯｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｒａｔｅｒｅａｌｏｕｔｆｉｅｌｄｉｍａｇｅｄａｔａｃｅｓｓｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｈｉｇｈｓｐｅｅｄｉｍａｇｅ
ｅｘ—
一些高速实时图像处理的图像数据为一些特殊场景的高速图像数据，例如导弹飞行爆炸图像、飞机起飞着陆图像、航天器发射运行图像等，这些图像处理系统开发过程中往往需要有真实场景验证阶段。且不说这些场景可不可以随意创造，单是每次试验的成本就已经足够惊人。为了解决这个问题，常用仿真的方式模拟这些场景。但是这些模拟的场景与真实的场景还是会有很大的差别。在改进过程中提出了两种仿真方式可以一定程度克服上述不足，一种为半实物仿真，另一种为数字图像直接注入式仿真［１］。其中，半实物仿真的灵活性不高，而且花费较大；而数字
ｆｏｒｓｏｍｅｉｍａｇｅｐｒｏ—
ｉｎｊｅｃｔｅｄ
ｓｉｍｕｌａｔｏｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＰＣＩｅｂｕｓｔｈａｔｒｅａｌｉｚｅｄ
ａｃｃｅｓｓ
ｏｎ
Ｖｉｒｔｅｘ－６ＦＰＧＰｕＴｈｅ
ｏｎ
ｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅａｌｉｚｉｎｇＰＣＩｅＤＭＡｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ＤＤＲ３ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄｒｉｖｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂａｓｅｄ
ＰＣＩｅ
Ｇｅｎ２标准ｘ１通道为５Ｇｂ／ｓ，最新的ＰＣＩｅＧｅｎ３在相
同的条件下传输速率为８Ｇｂ／ｓ。
作者筒介：樊博（１９８７一），男，内蒙古鄂尔多斯人，硕士研究生，研究方向为高速图像处理；王延杰（１９６３一），男，吉林长春人，研究员，博士生导师，研究方向为数字图像处理、电视跟踪和自动目标识别技术；孙宏海（１９８０一），男，吉林吉林人，博士，副研究员，研究方向为高速图像采集与处理。Ｅ－ｍａｉｌ：ｎａｍｅｆａｎｂｏ＠１６３．ｃｏｍ
万方数据
第３５卷第３期
樊博，王延杰，孙宏海：基于ＰＣＩｅ的高速图像注入式仿真系统
２０１４年３月第３５卷第３期
计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＤＥＳＩＧＮ
Ｍａｒ．２Leabharlann １４ＶｏＬ３５Ｎｏ．３
基于ＰＣＩｅ的高速图像注入式仿真系统
樊博１’２，王延杰１，孙宏海１（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３；２．中国科学院大学，北京１０００４９）