基于PCIE的视频采集卡和视频输出卡的驱动程序设计与实现

摘要

视频作为信息的一个重要载体，已经渐渐成人们工作和生活的重要部分。随着视频处理技术的快速发展，高分辨率和帧率的图像需求越来越大，因此视频传输需要更高的传输速率。由于PCI总线不能打破并行设计架构的局限性，导致它的传输速度能提升的空间很小，现今PCI总线技术并不能满足高分辨率和高帧率的图像实时采集所需要的速度问题，所以基于数据传输速度更高的PCIE总线视频处理卡应用越来越广泛，其驱动程序的开发具有重要的实用价值。
　　本文主要针对基于PCIE总线的视频采集卡和视频输出卡驱动程序的设计与实现进行了研究。首先，分析了视频处理卡驱动程序的研究背景、研究目的与意义，在深入研究PCIE总线技术与WDM驱动程序模型的基础上，选择了简洁高效的WinDriver驱动开发工具和VS2010联合编写视频处理卡的驱动程序。其次，设计了驱动程序的整体框架和所包含的各个模块，将其设计成一个独立的动态链接库以便于后续的维护与升级。最后，具体介绍了检测板卡、打开板卡、初始化、采集和输出等各个模块的实现方法，并重点研究了DMA数据传输、视频采集卡的图像采集算法和视频输出卡的图像输出算法。
　　本文设计的驱动程序主要实现两个功能：第一，在保证视频采集系统实时高效无丢帧性能的同时，实现了视频采集卡的原始图像数据和H.264压缩视频数据的两路并行传输；第二，实现了视频输出卡输出多种类型图像数据文件(如raw、bat、png、jpg、bmp、avi、wmv等）的功能。
　　本文设计的驱动程序具有以下三点优势：第一、通用性。该驱动程序已经应用到Windows XP、Windows732/64位系统上；第二、方便性。驱动程序被设计成一个独立的动态链接库，方便后续的维护与升级；第三、高效性。在驱动程序内部设计了高效的图像采集算法和图像输出算法。目前，本文实现的驱动程序已经大量应用在研究所的项目中。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究目的与意义

1.3论文的研究内容与章节安排

第二章 PCIE总线和WDM驱动程序模型

2.1 PCIE总线特点

2.2 WDM驱动程序模型

第三章 驱动程序的框架设计

3.1驱动程序开发工具的选择

3.2驱动程序方案的选择

3.3驱动程序的框架设计

第四章 驱动程序模块的具体设计与实现

4.1检测板卡模块

4.2打开板卡模块

4.3初始化模块

4.4采集模块

4.5输出模块

第五章 系统实验结果及驱动文件动态安装发布

5.1硬件板卡的功能检测

5.2系统实验结果

5.3驱动文件动态安装发布

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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