1、第二章2.2.6 Firmware 功能及特性Firmware 是配置 FPGA 的固件，要使整个板卡工作正常必须首先向 FPGA下载 Firmware 文件。Firmware 文件分为两种类型，一种为 Anaconda-LVDS 卡的驱动程序，在安装 Anaconda-LVDS 卡的驱动程序时，会由系统自动下载至FPGA。另一种是用户生成的图像处理模块，即用户 Firmware 文件。文中涉及的 Firmware 文件均指用户 Firmware 文件。在项目中使用 Xilinx ISE8.1i 开发环境，用 VHDL 语言编写代码，经综合、实现，最终生成下载至 FPGA 的Firmware
2、文件。在 Anaconda 系统中支持格式为*.cbn、*.cbf 和*.bit 三种格式的用户 Firmware 文件，在设计中我们主要使用 *.bit 格式文件来进行下载。2.2.6.1 Firmware 功能根据本系统的要求，所设计的 Firmware 包括如下功能：（1）将数据从 FPGA 外部读入，并进行存储或处理；（2）将数据从 FPGA 外部读入，进行查表处理；（3）将查表处理的结果进行暂时存储；（4）对查表结果进行处理，产生剔除信号；（5）将剔除信号送出 FPGA。2.2.6.2 FPGA 工作状态FPGA 工作状态由 Firmware 决定，根据本系统设计的 Firmware
3、 决定 FPGA工作状态主要为：（1）配置等待：这时 FPGA 没有功能，等待从上位计算机下载 Firmware；（2）配置状态：从上位计算机下载 Firmware 的过程中；（3）启动状态：Firmware 已经下载完毕，并已经启动，等待工作命令；（4）传送数据：将在上位机中的学习数据传送到存储器中；（5）查表处理：将像素数据读入，并进行查表处理，产生剔除信号，将剔除信号送出。2.3.1 软件开发环境的建立Dalsa 公司随 Anaconda 卡配送 Sapera LT 类库安装光盘17和 AnacondaLVDS 安装光盘。运行光盘中的安装程序后，会在 C:/WINDOWS/System3
4、2 目录下自动安装动态链接库文件，例如 SapClassBasic52.dll、SapClassBasic52D.dll 、SapClassGUI52.dll、SapClassGUI52D.dll、 SapClassGUI52.NET.dll、SapClassGUI52D.NET.dll、SapClassBasic52_b.dll 等。同时，用户可以在 C:/ Coreco/Sapera目录和 C:/ Anaconda_LVDS 目录下找到软件程序开发所需的类库文件和头文件。如果没有这些文件，整个软件系统的编译和运行根本无法进行。在 Visual C+工程建立后，需要将头文件、类库包含路径添加
5、进工程，完成软件开发环境的建立。系统设计中主要使用到的头文件为 SapClassBasic.h，类库文件为SapClassBasic.lib， SapClassBasicD.lib。在使用基础类进行程序编写时，需要注意将这些头文件、类库包含路径添加进工程，同时正确设置 DLL（动态链接库）文件的位置，保证基础类正常使用。2.3.3.1 SapRTPro 类SapRTPro 类是 SapXferNode 的子类，在使用 SapRTPro 类时应当注意 SapRTPro对象的操作方法，SapRTPro 对象包含在 SapRTProDesign 类中。SapRTPro 类实现的主要功能包括：（1）S
6、apRTPro 类可操作 IPU-FPGA 和 IPU-PowerPC。（2）可下载 firmware 至 IPU。（3）完成读、写 IPU-FPGA 寄存器。（函数）2.3.3.2 SapRTProDesign 类SapRTProDesign 类是 SapXferMultiNode 的子类，其主要功能包括：（1）管理 IPU 输入、输出数据的传输路径。（2）创建在板 Buffers 资源并完成其传输路径设置。（3）SapRTProDesign 类的对象通过调用库 GetRTPro()获得 SapRTPro 的对象， SapRTPro 类的对象用来访问 IPU。（4）用户必须用 SapRTPr
7、oDesign 类定义自己的 Design 类，来控制 IPU 的处理过程。（函数）对于 FPGA 来说，在使用 SapRTProDesign 类创建用户 Design 类时，应当使用下述语句来进行，见程序清单 2.1.程序清单 2.1 SapRTProDesign 类创建用户 Design 类的构造函数CMyDesign:CMyDesign (SapLocatio location， SapRTPro *pRTPro):SapRTProDesign( location， EXPANSION_RTPRO_LABEL， pRTPro) / 定义必要的一个输入和一个输出DefineInput( 0
8、， m_RtPro， 0);DefineOutput( 0， m_RtPro， 0);2.3.4.1 SapView 类SapView 类是基础类的直接派生类 19，它可以将 SapBuffer 类的对象资源显示在上位机窗口中。在本系统设计中，只是使用 SapView 类显示完成相机图像的显示。2.3.4.2 SapAcquisition 类SapAcquisition 类是 SapXferNode 的子类 19，其功能是从相机获取图像数据，同时操作图像采集资源。在本的系统设计中，使用SapAcquisition类的对象操作其成员函数来获取图像数据。图像数据传送给上位机Buffer资源，用于上
9、位机显示相机原始图像；也传送给FPGA用于图像处理。2.3.4.3 SapBuffer 类SapBuffer类是SapXferNode的子类 19，其主要负责操作在板Buffer 资源。在实际应用中可以使用SapView类来显示Buffer对象资源，也可以使用SapProcessing类来处理Buffer对象资源。SapBuffer类是系统设计中的关键类，它控制的Buffer资源是Anaconda 卡的一个临时数据存储区域，几乎所有的数据都要经过在板Buffer，之后才到达上位机或者FPGA。2.3.4.4 SapTransfer 类SapTransfer类主要负责管理传输处理，即将数据从源节
10、点传送到目的节点 19。所有 SapXferNode类的子类都认为是传输节点，如SapAcquisition ， SapBuffer， SapBufferRemote， SapBufferRoi， SapBufferWithTrash， SapCab，SapDsp以及SapPixPro等类。系统设计中最经常使用到的 SapTransfer 类对象是 m_Xfer，几乎所有的数据传输都由 m_Xfer 对象调用函数来完成，如图像的获取，上位机向 FPGA 传送文件等工作。第三章3.1 硬件设备的软件注册以Anaconda LVDS卡为硬件基础的系统，要完成实时图像的采集和处理，需首先要使用软件注
11、册相机和视频采集卡。上述两个设备缺一不可，同时又必须相互兼容。相机的注册文件由Sapera CanExpert工具产生。用户在实验中根据不同的测试目的和要采集的图像情况，选择不同的相机类型、像素深度、图像宽度、图像高度、线扫描同步源、扫描频率以及生成图像数据格式等参数 20，最后生成*.ccf文件。在系统软件程序启动时，将*.ccf 文件添加到注册对话框内，完成相继的注册 17。而图像采集处理卡的注册则完全依赖采集处理卡是否存在，只要采集处理卡在本地计算机上启动，注册软件则会自动检测到卡的类型。同时会在颜色格式选择框里显示出图像采集处理卡所支持的图像采集模式，一般分为真彩色和黑白。在软件程序的
12、实现上，使用CAcqConfigDlg类的对象调用库函数 GetAcquisition()来完成对注册对话框的调用 16，注册完成后保存当前状态。系统会自动识别相机注册文件和图像采集采集卡的有效性。一般来说寄存器分为控制寄存器和状态寄存器，FPGA设计中把低地址的寄存器定义为控制寄存器，把高地址的寄存器定义为状态寄存器，且状态寄存器和控制寄存器都是可读、可写的。在所定义的20个寄存器中，由于设计中模块需要的控制信号比较少，所以只把地址偏移量为0x00000000寄存器用作控制寄存器外，剩于的19个寄存器全部用作状态寄存器。状态寄存器的内容反映FPGA的状态和图像处理的结果，状态寄存器的值通过上位机的读寄存器操作返回到上位机。上位机的读操作返回的是FPGA中相应地址偏移量的只读寄存器中的值，所以FPGA的状态标识和图像处理结果放在状态寄存器的只读寄存器中。状态寄存器的只写寄存器另用作它用，具体的位设置，将在下面介绍。
