基于PCI ExPress总线传输的视频采集系统方案
摘要：提出了基于PCIExpress总线传输的视频采集系统设计方案。采用ADV7188进行视频解码，能够采集多种格式模拟视频信号，而且提高视频信号的质量；采用Virtex-5系列的FPGA使系统设计灵活、集成度高且易升级。该系统采用PCI Express与PC进行通信，能够实现多路视频采集和海量数据传输，比高速USB总线的480 Mb/s的数据传输量提高了5倍。
视频采集系统在工业领域应用广泛，随着多媒体技术的快速发展，对视频采集、处理和传输性能的要求也不断提高，如高采集速度、低功耗、抗干扰性、实时性及扩展性等。这里提出了以Virtex-5为核心，由ADV7188为视频解码器，PCIExpress为传输总线组成的集视频采集、压缩、传输于一体的多功能视频处理系统。该系统能够实现实时海量传输多路数字视频。Virtex-6支持的PCI Express的×1通道的传输率已达3．2Gb／s。
由于该系统设计体积小、功耗低且满足工况要求，可应用于公共场合、工厂和井下作业等需多点远距离监控环境较恶劣场所。
1 PCI Express总线简介
PCI Express是一种主流的串行标准，它是2002年问世的第三代I／O互联技术，为从PCI到PCIX提供了一条升级路径。PCI Express是PC产业的标准互联技术，具有可升级能力，可扩展的功能集，很强的市场适应能力和低成本等特性。其高速串行标准能以每条通道2．5 Gb／s的线速进行双向通信，分层数据包的架构有助于模块化设计。通过更简单的升级就能实现带宽增强(高达80 GB)——1、2、4、8、16和32条通道。PCI Express的先进功能，比如可靠性、电源管理和热插拔，借助虚拟通道、业务等级和服务质量(QoS)等特性支持下一代三维／多媒体业务。
2 系统硬件设计
该系统设计采用视频解码器+FPGA，其功能是接收PAL等制式模拟视频信号，转换为满足ITU-R BU．656格式的数字信号，将多路视频打包，经PCI Express总线传输到计算机。
这里采用ADV7188来采集PAL制式的视频信号，Videx-5的I2C总线控制器通过I2C总线来对其进行配置和控制。选用Virtex-5系列中的XC5-VFX30T，此器件具有强大的处理能力和丰富的外部设备接口，能满足各种不同应用环境的控制与图像输出需要。Virtex-5器件具有视频处理IP核，可以按照使用要求配置，同时具有PCI Express、PPC440等IP核，PPC440在667MHz的时钟主频下，数字处理能力可达到1600DMI／s，内部具有256KB的SRAM。Virtex-5具有2条I2C接口，多达8条(32 bit)具有主控器的外设总线接口，支持外部、内部和内存间的DMA方式，2条10／100／100 Mb／s半或全双工以太网接口，图1为该系统设计硬件原理框图。
