CN101968776A - 一种图像采集输出方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信号采集技术领域，特别是一种图像采集输出方法及其系统。所述方法还包括：初始化采集数据计数器为零；采集卡的数据采集电路采集图像数据后存储到板载数据缓存模块，并通过采集数据计数器进行计数；当数据采集电路采集图像数据达到预先设定的阈值，则采集卡向中央处理模块发送采集中断，通知中央处理模块，并对采集数据计数器清零；中央处理模块向DMA控制器发送DMA请求，DMA控制器将位于板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输。本发明采集的数据通过DMA直接传送到显卡显存当中去，这样一来，将不用耗费系统资源，即可采集图像数据到显卡进行显示输出。

Description

一种图像采集输出方法及其系统

技术领域

本发明涉及信号采集技术领域，特别是一种图像采集输出方法及其系统。

背景技术

大屏幕显示技术已经应用到现代生产、生活的方方面面 ，但随之而来的是大分辨率超高清图像的快速采集和实时显示问题。目前常见的数据采集显示方式如图1所示，采集卡采集输入信号到计算机内存，然后将该段内存数据拷贝到显卡显存中，进行显示输出。这个过程中，涉及到将数据从计算机系统内存拷贝到显卡显存这一操作。这样一个处理过程对于较小数据量的输入信号来说并无什么大碍。但对于类似于大屏幕显示这样要求大分辨率，高采集帧率来说，采用上述方法来处理大规模数据的拷贝传输，势必会占用大量的CPU资源，给系统造成沉重负担。

发明内容

本发明的第一个发明目的在于提供一种图像采集输出方法，以解决现有技术在大分辨率超高清图像的快速采集和实时显示时数据拷贝传输慢的技术问题。

为了实现本发明的第一个发明目的，采用的技术方案如下:

一种图像采集输出方法，所述方法还包括：

（1）初始化采集数据计数器为零；

（2）采集卡的数据采集电路采集图像数据后存储到板载数据缓存模块，并通过采集数据计数器进行计数；

（3）当数据采集电路采集图像数据达到预先设定的阈值，则采集卡向中央处理模块发送采集中断，通知中央处理模块，并对采集数据计数器清零；

（4）中央处理模块向DMA控制器发送DMA请求，DMA控制器将位于板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输。

作为一种优选方案，所述方法还包括：

在步骤（3）当数据采集电路采集图像数据，采集到一帧数据后，则向中央处理模块发送采集中断，通知中央处理模块，并对采集数据计数器清零。

作为一种优选方案，所述方法还包括：

当执行完步骤（3）后，中央处理模块接收到采集中断，则清除采集中断，并屏蔽采集中断，不再接收采集卡发送的采集中断；

在执行完步骤（4）时，DMA控制器将位于板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输，DMA控制器向中央处理模块发送DMA同步完成中断，当中央处理模块接收到DMA同步完成中断，则释放采集中断，接收采集卡发送的采集中断。

作为一种优选方案，所述方法还包括：

所述步骤（1）还包括：在采集卡的板载数据缓存模块设置多于一个的数据缓存区及每个数据缓冲区的地址，初始化数据采集电路采集图像数据后存储到板载数据缓存模块的第一数据缓存区；

所述步骤（3）还包括：当数据采集电路采集图像数据达到预先设定的阈值，则采集卡向中央处理模块发送采集中断，通知中央处理模块，向中央处理模块发送当前数据缓存区的地址，并对采集数据计数器清零；

设置数据采集电路采集图像数据后存储到板载数据缓存模块的下一数据缓存区；

中央处理模块接收到采集中断，则清除采集中断，并屏蔽采集中断，不再接收采集卡发送的采集中断；

所述步骤（4）还包括：中央处理模块向DMA控制器发送DMA请求，并设定DMA源缓冲区地址为中央处理器从采集卡接收到的当前数据缓存区地址，DMA目标缓存区地址为显卡的显存缓存区地址，DMA控制器将位于板载数据缓存模块的数据缓存区的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡的显存缓存区传输，并向中央处理模块返回DMA同步中断；

当DMA控制器把数据缓存区中的所有数据传输到显卡的显存缓存区后，DMA控制器向中央处理模块发送DMA同步完成中断，当中央处理模块接收到DMA同步完成中断，则释放采集中断，接收采集卡发送的采集中断。

作为进一步的优选方案，所述方法还包括：

当中央处理模块接收到DMA同步中断后，启动计时器，当超过预先设定的DMA超时时间仍然未收到DMA同步完成中断，则判定为DMA超时，释放采集中断，接收采集卡发送的采集中断。

本发明的第二个发明目的在于提供一种图像采集输出系统

一种图像采集输出系统，通过设有板载数据缓存模块和数据采集电路的采集卡采集图像数据，并通过中央处理模块控制显卡输出显示图像数据，采集卡、中央处理模块和显卡通过总线连接，其特征在于，所述系统还包括：

与总线连接的DMA控制器，用于响应中央处理模块的DMA请求，将位于板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输，在完成传输后向中央处理模块发送DMA同步完成中断；

设置在采集卡的采集卡处理模块，所述采集卡处理模块与采集卡的板载数据缓存模块和数据采集电路分别连接，并通过总线与中央处理模块及显卡连接，用于控制采集卡向中央处理模块发送采集中断，并响应DMA控制器把板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输；

设置在中央处理模块的驱动模块，用于与采集卡及DMA控制器连接，对采集卡发送的采集中断进行响应，向DMA控制器发送DMA请求，并屏蔽采集中断，不再对采集中断进行响应，在接受到DMA控制器发送到DMA同步完成中断后，释放采集中断，对采集中断进行响应。

作为一种优选方案：

所述板载数据缓存模块还包括有多于一个的数据缓存区，用于存储数据采集电路采集的图像数据；

所述采集卡处理模块还包括有用于控制数据采集电路存储到数据缓存区的缓存控制模块。

本发明采集的数据通过DMA直接传送到显卡显存当中去，这样一来，将不用耗费系统资源，即可采集图像数据到显卡进行显示输出，这对于超高分辨率图像显示来说无疑是一种快捷有效的处理方法。

附图说明

图1是常规图像数据采集显示方案；

图2是本发明图像数据采集显示方案；

图3是本发明第一个实施例的结构图；

图4是本发明第二个实施例的结构图；

图5是本发明第一个实施例的工作流程图；

图6是采用本发明的第三个实施例多块采集卡对多块显卡的实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图2所示是本发明的图像数据采集显示方案，将采集到的数据通过DMA直接传送到显卡显存当中去。

如图3所示，本发明的第一个实施例的装置包括：

采集卡设有双路RGB图像数据采集电路，每路可以采集VGA或者DVI图像数据，采集卡还设有板载数据缓存模块（即板载内存），并通过中央处理模块（即CPU）控制显卡输出显示图像数据，采集卡、中央处理模块和显卡通过总线连接；

采集卡采用型号为XC5V30T的FPGA控制电路作为采集卡处理模块，控制图像采集和DMA启动，以及各种中断处理；另外还有其他外围电路。

中央处理模块设有采集卡驱动程序，显卡驱动程序和上层控制软件。本实施例采用PCIE*4进行数据传输，，此时采集卡驱动程序被设计为显卡驱动程序的子程序。

具体实施步骤如图5所示：

1、启动系统，打开上层控制软件，进行初始化设置；

2、打开控制软件，操作显卡驱动程序，显卡驱动程序调用采集卡驱动程序，采集卡进行初始化操作，并设置DMA位于显卡显存上的目标缓冲区地址；

3、数据采集电路采集VGA或DVI图像数据，并刷新到固定的板载内存缓冲区，其中VGA图像数据采集采用AD9888芯片控制，DVI图像数据采集使用SIL7189芯片控制。采集的输入图像分辨率如图所示；

4、数据采集电路采集到一帧数据后，将上报一个同步信号采集中断，此中断将会被采集卡驱动程序接收到。驱动程序在收到该中断后，立即清该中断，同时屏蔽该中断；

5、采集卡驱动程序收到同步中断后，启动DMA。DMA控制器获取PCI总线，将位于板载内存缓冲区的数据经过以DMA的形式直接传送到位于显存的目标缓冲区，之后马上上报一个DMA同步中断。若长时间没有完成中断，则认为DMA超时，结束本次循环，回到步骤3；

6、采集卡驱动在获取到一个DMA完成中断后，马上对该中断进行清中断。然后释放先前屏幕的信号采集同步中断；

7、回到步骤3，开始新一数据采集。

如图4所示为本发明的第二个实施例，为一种触摸笔颜色识别装置结构，其与实施例1基本相同，但采集卡驱动程序与显卡驱动程序相互独立，采集卡驱动程序控制采集卡，显卡驱动程序控制显卡。

 

如下表所示为实施例中所支持的输入信号分辨率：

VGA

640*480

800*600

1024*768

1280*1024

1280*720

1280*960

1440*900

1600*1200

DVI

640*480

800*600

1024*768

1280*1024

1440*900

1440*1050

1600*1200

1920*1080

1920*1200

2048*1536

如图6所示为采用多块采集卡对多块显卡实施例示意图，每块RGB采集卡都设有独立的采集电路和板载内存，通过DMA形式向显卡传输数据。

本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种图像采集输出方法，其特征在于，所述方法还包括：

（1）初始化采集数据计数器为零；

（2）采集卡的数据采集电路采集图像数据后存储到板载数据缓存模块，并通过采集数据计数器进行计数；

（3）当数据采集电路采集图像数据达到预先设定的阈值，则采集卡向中央处理模块发送采集中断，通知中央处理模块，并对采集数据计数器清零；

（4）中央处理模块向DMA控制器发送DMA请求，DMA控制器将位于板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输。

2.根据权利要求1所述的图像采集输出方法，其特征在于，所述方法还包括：

在步骤（3）当数据采集电路采集图像数据，采集到一帧数据后，则向中央处理模块发送采集中断，通知中央处理模块，并对采集数据计数器清零。

3.根据权利要求1所述的图像采集输出方法，其特征在于，所述方法还包括：

当执行完步骤（3）后，中央处理模块接收到采集中断，则清除采集中断，并屏蔽采集中断，不再接收采集卡发送的采集中断；

在执行完步骤（4）时，DMA控制器将位于板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输，DMA控制器向中央处理模块发送DMA同步完成中断，当中央处理模块接收到DMA同步完成中断，则释放采集中断，接收采集卡发送的采集中断。

4.根据权利要求1所述的图像采集输出方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述步骤（1）还包括：在采集卡的板载数据缓存模块设置多于一个的数据缓存区及每个数据缓冲区的地址，初始化数据采集电路采集图像数据后存储到板载数据缓存模块的第一数据缓存区；

所述步骤（3）还包括：当数据采集电路采集图像数据达到预先设定的阈值，则采集卡向中央处理模块发送采集中断，通知中央处理模块，向中央处理模块发送当前数据缓存区的地址，并对采集数据计数器清零；

设置数据采集电路采集图像数据后存储到板载数据缓存模块的下一数据缓存区；

中央处理模块接收到采集中断，则清除采集中断，并屏蔽采集中断，不再接收采集卡发送的采集中断；

所述步骤（4）还包括：中央处理模块向DMA控制器发送DMA请求，并设定DMA源缓冲区地址为中央处理器从采集卡接收到的当前数据缓存区地址，DMA目标缓存区地址为显卡的显存缓存区地址，DMA控制器将位于板载数据缓存模块的数据缓存区的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡的显存缓存区传输，并向中央处理模块返回DMA同步中断；

当DMA控制器把数据缓存区中的所有数据传输到显卡的显存缓存区后，DMA控制器向中央处理模块发送DMA同步完成中断，当中央处理模块接收到DMA同步完成中断，则释放采集中断，接收采集卡发送的采集中断。

5.根据权利要求4所述的图像采集输出方法，其特征在于，所述方法还包括：

当中央处理模块接收到DMA同步中断后，启动计时器，当超过预先设定的DMA超时时间仍然未收到DMA同步完成中断，则判定为DMA超时，释放采集中断，接收采集卡发送的采集中断。

6.一种图像采集输出系统，通过设有板载数据缓存模块和数据采集电路的采集卡采集图像数据，并通过中央处理模块控制显卡输出显示图像数据，采集卡、中央处理模块和显卡通过总线连接，其特征在于，所述系统还包括：

与总线连接的DMA控制器，用于响应中央处理模块的DMA请求，将位于板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输，在完成传输后向中央处理模块发送DMA同步完成中断；

设置在采集卡的采集卡处理模块，所述采集卡处理模块与采集卡的板载数据缓存模块和数据采集电路分别连接，并通过总线与中央处理模块及显卡连接，用于控制采集卡向中央处理模块发送采集中断，并响应DMA控制器把板载数据缓存模块的数据以DMA的形式通过总线直接向显卡传输；

设置在中央处理模块的驱动模块，用于与采集卡及DMA控制器连接，对采集卡发送的采集中断进行响应，向DMA控制器发送DMA请求，并屏蔽采集中断，不再对采集中断进行响应，在接受到DMA控制器发送到DMA同步完成中断后，释放采集中断，对采集中断进行响应。

7.根据权利要求6所述的图像采集输出系统，其特征在于：

所述板载数据缓存模块还包括有多于一个的数据缓存区，用于存储数据采集电路采集的图像数据；

所述采集卡处理模块还包括有用于控制数据采集电路存储到数据缓存区的缓存控制模块。

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