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基于嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks的SCSI硬盤(pán)高速記錄系統(tǒng)
摘要：介紹了由基于VxWorks的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)、多個(gè)SCSI硬盤(pán)陣列以及高幀頻CCD數(shù)字相機(jī)構(gòu)成的嵌入式高速記錄系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：VxWorks 實(shí)時(shí) 嵌入式 SCSI CCD
在一些特別的科學(xué)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域，需要采用高幀頻、大面陣的ＣＣＤ相機(jī)以獲取高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)，用于對(duì)變化較快的觀測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡及其變化特性分析或?qū)崟r(shí)計(jì)算。由此可產(chǎn)生高達(dá)５０ＭＢ／ｓ以上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，需要持續(xù)地實(shí)時(shí)記錄，以便于事后分析。
本文介紹中科院光電技術(shù)研究所針對(duì)高速實(shí)時(shí)圖像記錄任務(wù)的要求，專門(mén)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的ＶｘＷｏｒｋｓ嵌入式操作系統(tǒng)下的高速嵌入式ＳＣＳＩ硬盤(pán)陣列記錄系統(tǒng)。
在本系統(tǒng)中采用的高幀頻ＣＣＤ數(shù)字相機(jī)其工作幀頻為：２００幀／秒，分辨率為：５３２×５１６像素，８ｂｉｔ灰度級(jí)，有效數(shù)據(jù)率約為５５ＭＢ／ｓ。要求能對(duì)其長(zhǎng)時(shí)間地持續(xù)記錄，且不允許中間有丟幀現(xiàn)象。
實(shí)際工程項(xiàng)目中，在技術(shù)上采用了嵌入式計(jì)算機(jī)和Ｖｘｗｏｒｋｓ嵌入式操作系統(tǒng)以及ＳＣＳＩ硬盤(pán)陣列系統(tǒng)，成功地完成了上述任務(wù)。
１ 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
１．１ 硬件框圖
硬件框圖如圖１所示。
整個(gè)系統(tǒng)在硬件上由嵌入式計(jì)算機(jī)、ＣＣＤ相機(jī)、ＰＣＩ采集卡、ＳＣＳＩ控制卡及ＳＣＳＩ硬盤(pán)陣列組成。系統(tǒng)基于ＰＣＩ總線架構(gòu)。目前使用３２位３３ＭＨｚ的ＰＣＩ總線，可實(shí)現(xiàn)約１３２ＭＢ／ｓ的數(shù)據(jù)傳輸率。以后將使用６４位６６ＭＨｚ的ＰＣＩ總線，以達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。來(lái)自ＣＣＤ相機(jī)的高速數(shù)據(jù)流經(jīng)ＰＣＩ采集卡交叉緩沖存儲(chǔ)后送往ＰＣＩ總線，ＳＣＳＩ控制卡與ＰＣＩ采集卡在ＰＣＩ總線上通過(guò)ＤＭＡ方式直接交換數(shù)據(jù)。記錄存儲(chǔ)介質(zhì)的接口采用ＳＣＳＩ總線接口。
１．２ ＳＣＳＩ總線接口
ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口是一種連接主機(jī)與外圍設(shè)備的接口，支持包括磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)、光驅(qū)、掃描儀在內(nèi)的多種設(shè)備。它由ＳＣＳＩ控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。ＳＣＳＩ控制器相當(dāng)于一塊小型ＣＰＵ，有自己的命令集和緩存。ＳＣＳＩ 接口是智能化的，可以彼此通信而不增加ＣＰＵ 的負(fù)擔(dān)。當(dāng)向ＳＣＳＩ硬盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)ＣＰＵ只需向ＳＣＳＩ控制卡發(fā)出讀寫(xiě)命令，ＳＣＳＩ控制卡會(huì)自動(dòng)處理并以ＤＭＡ方式執(zhí)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作，完全不需要主機(jī)的干預(yù)，使主機(jī)和ＳＣＳＩ卡可以并行地工作。與ＩＤＥ接口相比，速度、性能和穩(wěn)定性都要比ＩＤＥ好得多，具體區(qū)別如表１。
表1 SCSI接口與ID
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