基于PCI总线的MPEG-1压缩卡软硬件设计及实现
2.5 PCI接口部分设计
本系统中PCI接口芯片选用SAA7146A，该芯片并不是通用的PCI接口芯片，而是一个多媒体桥(Multimedia Bridge)。方框图如图2。该芯片符合PCI2.1规范。它有八个DMA通道，三个视频，四个音频，一个DEBI(Data Expansion Bus Interface)。还具有两路视频通道，可对视频数据进行缩放，一路可无级缩放HPS(High Performace Scaler，其纵向可达1：1024、横向可达1：256;另一路有级缩放BRS(Binary Ratio Scaler支持CIF和QCIF格式。
音频接口以I2S为基础，通过编程控制以支持MSB-FIRST的不同格式及不同的时序格式。
本系统中该部分主要实现功能如下：
(1)通过DEBI接收SZ1510产生的MPEG-1数据，传输到内存;
(2)通过视频接口，接收SAA7114输出的视频解码信号，并进行亮度、色度、饱和度的控制，并实现无级缩放功能实现视频预览功能;
(3)通过音频接口，接收PCM1800E输出的PCM编码信号，传输到内存，实现声音监听功能;
(4)提供符合PCI2.1规范的接口，将板上数据传输到主机内存。
3 软件设计
软件设计主要包括驱动程序设计和应用层的API设计。
驱动程序主要负责与硬件打交道，应用层API主要负责与驱动程序接口。由于设计了应用层的API，应用程序可很容易在上面进行开发。
3.1 驱动程序设计
为了支持Windows2000和Windows98采用WDMWindows Driver Model 驱动程序。WDM 作为微软的最新驱动程序模型与传统的Win3.x和Win95使用的VxD驱动完全不同。WDM可支持电源管理、自动配置和热插拔等。WDM驱动的设计可以采用Driver StudioDS、Windriver、DDKDriver Device Kit等。本系统驱动采用Windows 2000 DDK借助VC6.0设计。
3.1.1 MPEG-I压缩部分
在驱动中，重置SZ1510后，就可以装载相应工作模式的微码;根据需要，设置好相应寄存值后就可以启动SZ1510对视频数据进行MPEG-1编码。每当产生的压缩数据超过SZ1510内部的FIFO门限后，SZ1510产生相应中断，内核调用中断例程，在中断例程中调用中断延迟例程DPC，在中断延迟例程中接收产生的压缩数据。SZ1510提供两种方式提取数据，一种用I2C总线接口方式，另一种用DEBI方式。
在本系统中，采用DEBI进行压缩数据的传输。考虑到压缩数据产生的速度，本系统开了32页大小的缓冲区，在中断延迟例程中填充该缓冲区。每当填满8页大小后，产生一个事件通知应用层进行数据读取。通过这种方式，可以避免压缩数据的丢失。
其流程图如图3所示。
在驱动中，压缩数据的提取方式将极大地影响生成MPEG文件的质量。如果处理不当，将导致马赛克、跳帧等现象。
3.1.2 驱动程序中用户缓冲区的访问
驱动程序访问用户内存主要通过缓冲I/O和直接I/O。缓冲I/OI/O管理器创建一个内核模式拷贝缓冲区，并把用户缓冲区的内容拷贝到该缓冲区中，并在IRP首部的AssociateIrp.SystemBuffer域中存储该非分页内存地址。驱动程序可简单地读写该块内存。直接I/O，I/O管理器为输入数据提供一个内核模式拷贝缓冲区，对输出数据提供一个内存描述符(MDL)。为了使用缓冲I/O或直接I/O在创建设备时，必须设置设备对象的Flags域中的DO_BUFFERED_IO标志位来使用缓冲I/O或设置DO_DIRECT_IO标志位来使用直接I/O。
在本驱动中由于缓冲I/O和直接I/O都被使用，DO_BUFFERED_IO标志位和DO_DIRECT_IO标志位都被设置。
在定义IOCTL码中，对缓冲I/O使用METHOD_BUFFEERED对直接I/O使用METHOD_OUT_DIRECT。
3.2 应用层API设计
应用层对驱动程序的访问通过调用Win32 I/O函数(如ReadFile、WriteFile和DeviceIoControl)访问。当应用层调用Win32 I/O函数以请求I/O后，该请求由内核的I/O系统服务接收，I/O管理器对该请求构造合适的IRP包，并将其传给驱动程序栈，IRP在栈中进行传递，传到驱动程序进行处理，并将结果返回给应用程序。
通过应用层API，在其上面可进一步开发各类应用程序。
本系统达到了预期的要求，能够在音视频采集过程中对视频、音频进行实时预览、监听。压缩生成的文件可在标准媒体播放器上播放，并可对生成的VCD文件进行刻录，然后由VCD机播放.
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