USB-EK001 매뉴얼

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1 PCIe-FRM4 User s Manual Windows, Windows2000, Windows NT and Windows XP are trademarks of Microsoft. We acknowledge that the trademarks or service names of all other organizations mentioned in this document as their own property. Information furnished by DAQ system is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by DAQ system for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties which may result from its use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or copyrights of DAQ system. The information in this document is subject to change without notice and no part of this document may be copied or reproduced without the prior written consent. Copyrights 2005 DAQ system, All rights reserved. --

2 -- 목차 --. Introduction 2. PCIe-FRM4 기능 2. FPGA Block Diagram 2.2 DVI (Digital Visual Interface) 3. PCIe-FRM4 보드설명 4. 설치 3. PCIe-FRM4 외형도 3.2 PCIe-FRM4 기능 3.3 커넥터 Pin-out 3.3. CON(DVI) Connecter P(D-Sub5) Connecter SW 상세설명 SW2 상세설명 J2 Connecter J4 Connecter 3.4 Photo Coupler In/Out 설명 3.4. Photo-coupler Digital Input Photo-coupler Digital Output 4. 하드웨어설치 4.. 제품내용물 4..2 설치 4.2 소프트웨어드라이버설치 -2-

3 5. 샘플프로그램설명 5. Frm4Test 프로그램 5.. 이미지프레임관련기능 5..2 DIO 관련기능 5.2 Frm4View 프로그램 Appendix Reference A. 일반사양 A.2 외형치수 -3-

4 . Introduction PCIe-FRM4 는 single link DVI/VGA 입력을갖는프레임그레버 (Frame Grabber) 캡쳐 (capture) 카드이다. 이카드는 PCI Express 슬롯에설치되며, 비디오캡쳐장비 DVI 카메라, 다른 LCD 모 니터입력 ( 분배기사용 ), 게임기등 에서캡쳐된데이터를 PCIe 버스로 PC 에전송한다 [ 그림 -. PCIe-FRM4 보드사용예 ] -4-

5 [ 그림 -2] 는 PCIe-FRM4 보드의다른사용예로, PCIe-FRM4 보드를 PC2 PCI Express Slot 에연결하여사용하게되며, PC 의화면을 PC2 에서응용프로그램을통해데이터를전송받을 수있으며출력할수도있다. [ 그림 -2. PCIe-FRM4 보드사용예 ] -5-

6 그외장치에 DVI 입력을받아서 PC에서확인할수있는기능을한다. 보드의동작은프로그램 API에의하여제어되며, [ 그림 -3] 은 PCIe-FRM4가실제장비와연동될때의모습을보여주고있다. 좌측에 5Pin D-SUB 커넥터를통하여외부 I/O와인터페이스되며, 하단의 DVI 커넥터로연결되어프레임데이터를 DVI 송신체와주고받는다. [ 그림 -3. PCIe-FRM4 의동작모습 ] -6-

7 [PCIe-FRM4 의주요특징 ] DVI 데이터수신 PCI Express x Interface Compatible with PCI Express x4, x8, x6 slots FULL HD080p at 30fps 28MB DDR SDRAM Memory (64MB x 2) 4 비트 Digital Input/Output 사용환경 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP 이상 간편한 Windows Application Programming Interface(DLL) [Application] 영상인식 (Pattern, 입자등 ) 검사장비 (Sensor, Semiconductor, Device 등 ) 감시보안 Solution Medical Image Capture BLU-RAY Game Console -7-

8 2. PCIe-FRM4 기능 2. FPGA Block Diagram PCIe-FRM4의경우전체적인제어를 FPGA Core Logic에서담당을하고있다. 주요기능으로는 DVI Data 수신, 그리고절연된 4비트디지털입출력의 I/O가있다. 이러한기능들은 PCI Express x 인터페이스를통하여 PC에서 API를이용하여수행한다. PCI BUS PCI Target / Master PCIe-FRM4 INTERNAL BLOCK - FPGA Local Bus Address Data(Mem,I/O) DDR (0x00 0x3F) Local BUS BUS Mux Reserved (0x40 0xAF) MEM Decoder IO Decoder To each IO Module Interrupt controller DPRAM CLOCK syn. Interrupt Controller (0xb0) DVI (0xC0) DIO (0xD0) Reserved (0xE0 0xFF) Ext. Address, Data, Control From Ext. INT sources in Chip MEM Decoder [ 그림 2-. PCIe-FRM4 기능블록도 ] FPGA 코어로직의프로그램은 JTAG 을이용하여하고있으며, FPGA Program Logic 에서 logic 프로그램을저장하고, 전원인가시로드하는기능을한다

9 2.2 DVI (Digital Visual Interface) DVI (Digital Visual Interface) 는 DVI-D (Digital Only) 와 DVI-A (Analog Only), DVI-I (Integrated Digital & Analog) 방식으로나뉜다. PCIe-FRM4 보드는 DVI-I 타입의 DVI를지원해기존의아날로그타입의방식들과호환이되어, DVI-I to RGB(D-DSUB) 젠더를사용하여 RGB 커넥터와연결해사용할수있다. 또한, 같은형식의디지털영상데이터를사용하는 HDMI (High Definition Multimedia Interface) 와도 DVI to HDMI 젠더를사용하여같이사용할수있다. [ 그림 2-2. 참조 ] 다만, 일부 HDMI 모니터는 HDCP (High-bandwidth Digital Control Protection) 고대역디지털컨텐츠보호라는저작권보호용암호화규격을준수하지않는기기에서출력한영상은표시되지않을수있다. [ 그림 2-2. DVI to RGB & DVI to HDMI 젠더 ] -9-

10 DVI의데이터형식은패널링크 (Panel Link) 직렬신호선을기본으로한다. DVI는 [ 그림 2-3] 과같이변화최소화차분신호 (TMDS : Transition Minimized Differential Signaling) 인디지털전송프로토콜를사용한다. TMDS는 TMDS Transmitter와 TMDS Receiver로구성돼그래픽카드쪽에는 Transmitter가장착되고모니터쪽에는 Receiver가장착되어그래픽카드에서모니터로디지털데이터를전송한다. DVI는 Digital Channel 0 ~ 2와 Clock 라인을사용하는싱글 DVI와 Digital Channel 3 ~ 5까지의신호선모두를사용하는듀얼 DVI로나누어진다. 싱글 DVI인경우 WUXGA(920 x 까지지원하고대역폭은 3.7Gbits/s이다. 듀얼 DVI인경우는 WQXGA(2560 x 까지지원하고대역폭은 7.4Gbits/s니다. DVI의장점은 LVDS (Low Voltage Differential Signaling) 보다먼거리전송이가능하고더높은대역의신호를전송할수있다. 싱글 DVI 링크는 60Hz 에서최대해상도는 2.6M 화소이다. 싱글링크최대점을 65MHz 로고정되어이것보다느린모든디스플레이는싱글링크모드를사용하고, 이것보다바르 면듀얼링크모드로전환된다. T.M.D.S Links Data Channel 0 Data Channel Graphic Controllers Pixel Data Control T.M.D.S Transmitter Data Channel 2 Clock Data Channel 3 T.M.D.S Receiver Pixel Data Control Display Controllers Data Channel 4 Data Channel 5 [ 그림 2-3. T.M.D.S Logical Links] -0-

11 PCIe-FRM4는 [ 그림 2-4] 와같이싱글 DVI를지원한다. PCIe-FRM4 보드는 DVI-I 타입의 DVI를지원해기존의아날로그타입의방식들과호환이되어, RGB (D-DSUB) to DVI 또는 HDMI to DVI 젠더와이들케이블를사용하여 RGB/HDMI 커넥터와연결해사용할수있다. [DVI 커넥터와신호선은 4.3.2를참조 ] T.M.D.S Links Data Channel 0 Graphic Controllers Or Cameras Pixel Data Control T.M.D.S Transmitter Data Channel Data Channel 2 Clock T.M.D.S Receiver Pixel Data Control Display Controllers Or PCs PCIe-FRM4 [ 그림 2-4. PCIe-FRM4 T.M.D.S] Control 신호선은 LVAL (Line Valid), FVAL (Frame Valid), DVAL (Data Valid) 와 clock 으로구 성돼전송할려는이미지의유효한가로, 세로해상도와데이터임을클럭에맞게전송한다. 모니터와같은 TMDS Receiver와그래픽카드같은 TMDS Transmitter는소스장치의출력과디스플레이간의데이터통신을위한 EDID (Extended Display Identification Data) 규격을갖고있다. 즉, 모니터와같은디스플레이측으로부터프레임그레버와같은호스트쪽으로디스플레이정보를전달하는것이다. 디스플레이의 EDID는관련제조사와제품식별블록, 디스플레이매개체, 색상특징, 안정된타이밍과같은정보를 28 바이트 (EDID 2.0은 256byte) 데이터구조로정의되었다. EDID 전송방법은일반적으로 I2C를사용한다. --

12 3. PCIe-FRM4 보드설명 각각의중요한보드기능에대하여간략히설명한다. 자세한기능에대한내용은부품사양을참 조하기바랍니다. 3. PCIe-FRM4 외형도 [ 그림 3-. PCIe-FRM4 외형도 ] 보드에는총여섯개의 LED가있으며이중중요한것은 LED5이며, 각각의설명은다음과같다. LED : 보드를 Wake-Up 시킬경우에점등이된다. LED2 : 보드를 Reset 시킬경우에점등이된다. LED3 : 프레임데이터전송중일경우에점등이된다. LED4 : 프레임데이터전송중일경우에점등이된다. LED5 : 보드가 Configuration이끝나고동작준비가완료되면점등이된다

13 3.2 PCIe-FRM4 기능 () FPGA : U6 보드의모든기능은이 FPGA Logic 을통하여제어된다. (2) DVI Receiver : U2 DVI Data 를수신하여, FPGA 로전송한다. (3) Regulator : U5, U9, U0 보드에서사용하는전원을공급한다. (4) PCI Express Chipset : U7 PCI Express Bridge 이다. (5) DDR Memory : U4, U8 28MByte 의크기로 DVI 의 DATA 를프레임단위로저장후 FPGA 를통해 PC 로전송한다. (6) Photo-coupler Isolated I/O : PC2, PC3 외부장치와연결을위한절연입 / 출력회로를구성한다

14 커넥터 Pin-out PCIe-FRM4 에서사용하는커넥터및점퍼에대하여설명을한다. 주요커넥터로는먼저 DVI 연결을위한 DVI 커넥터 CON 과외부 I/O 연결을위한 D-SUB 5pin 커넥터가있다. [ 그림 3-2] 는보드와외부의인터페이스를하는 Bracket 그리고, 연결커넥터를보여주고있다 C C 2 C 5 C 3 C 4 [ 그림 3-2. PCIe-FRM4 Front View]

15 3.3. CON(DVI) 커넥터아래의 [ 그림 3-3] 은보드의 CON 커넥터의핀맵을나타낸다. 모든핀의사양은 DVI 표준에근거하여입 / 출력이이루어지므로자세한내용은 DVI 표준문서를참조하기바람. [ 그림 3-3. PCIe-FRM4 CON Connector Pin-out] [ 표. CON 커넥터설명 ] Pin # Signal Description TMDS Data2- Digital Red- (Link ) 2 TMDS Data2+ Digital Red+ (Link ) 3 TMDS Data2/4 Shield- 4 TMDS Data4- Digital Green- (Link 2) 5 TMDS Data4+ Digital Green+ (Link 2) 6 DDC Clock 디스플레이데이터동기클럭 7 DDC Data 디스플레이데이터채널 ( 디스플레이정보 공급업체 / 제품식별 EDID 구조버전디스플레이매개체 / 특징색상, 타이밍표준타이밍식별 ) 8 Analog V sync 아날로그수직싱크 9 TMDS Data- Digital Green- (Link ) 0 TMDS Data+ Digital Green+ (Link ) TMDS Data/3 Shield 2 TMDS Data3- Digital Blue- (Link 2) 3 TMDS Data3+ Digital Blue+ (Link 2) 4 +5V Power 모니터대기상태를위한전원 5 GND 핀 4번과동기를위한회귀 -5-

16 6 Hot Plug Detect 7 TMDS Data0- Digital Blue- (Link ) 8 TMDS Data0+ Digital Blue+ (Link ) 9 TMDS Data0/5 Shield 20 TMDS Data5- Digital Red- (Link 2) 2 TMDS Data5+ Digital Red+ (Link 2) 22 TMDS Clock Shield 23 TMDS Clock+ Digital Clock+ (Link & 2) 24 TMDS Clock- Digital Clock- (Link & 2) C Analog Red 아날로그빨강 C2 Analog Green 아날로그녹색 C3 Analog Blue 아날로그파랑 C4 Analog H sync 아날로그수평싱크 C5 Analog Ground R, G, B 신호회귀 -6-

17 3.3.2 P(D-Sub 5) 커넥터 PCIe-FRM4 보드에는포토-커플러로절연된 4개의디지털입력그리고, 4개의디지털출력을 P 커넥터를통하여사용할수있다. 회로는아래와같으며, VCC INx 2.4K DINx IN_COM < Photo coupler input> VCC OUTx 22 OUT_COM DOUTx <Photo coupler output> [ 그림 3-4. 포토 - 커플러입 / 출력회로 ] 입력의경우 2.4K 오옴의저항을사용하여 2V 입력일경우약 5mA, 24V 입력일경우약 0mA가흐르게된다. 사용가능입력전압은 9V 에서 24V 이내이다. 출력은 22 오옴저항을사용하여최대출력전류를제한한다. 출력전류는 0mA 이내에서사용하여야한다. 특별한상황에서는상기설명에따라서동작시키기위하여 R값을조정하여사용한다

18 커넥터의핀맵은아래그림과같다. N.C N.C IN3 IN N.C OUT3 OUT GND N.C IN_COM IN2 IN0 OUT_COM OUT2 OUT0 [ 그림 3-5. D-SUB 5PIN pin-out] [ 표 2. D-Sub 5 커넥터설명 ] 핀번호 핀이름 내용설명 비고 OUT0 Output 0 2 OUT2 Output 2 3 OUT_COM Output Common 4 IN0 Input 0 5 IN2 Input 2 6 IN_COM Input Common 7 N.C No Connected 8 GND Ground 9 OUT Output 0 OUT3 Output 3 N.C No Connected 2 IN Input 3 IN3 Input 3 4 N.C No Connected 5 N.C No Connected -8-

19 3.3.3 SW 상세설명 Low Active 인 Reset Switch 이다. SW_RST Ground [ 그림 3-6. SW 스위치 ] SW2 상세설명 PCIe-FRM4 보드는한개의시스템 (PC) 에최대 4개의 PCIe-FRM4 보드를동시에사용할수있도록설계가되어있다. 각각의보드구분은보드내에있는 4핀 DIP 스위치 (SW) 를통하여설정할수있다. SW2 ON OFF 2 [ 그림 3-7. SW2 스위치 ] [ 표 3. SW2 설명 ] 2 내용설명 OFF OFF 보드번호 0 ON OFF 보드번호 OFF ON 보드번호 2 ON ON 보드번호 J2 Connector (2Pin Header, 2.54mm) 3.3V 외부 DC 전원커넥터이다. FPGA 인스톨시사용되는전원으로평소에는사용하 지않는다 J4 Connector J4 는 JTAG(Joint Test Action Group) 커넥터로보드의 FPGA 프로그램을업데이트시키 는데사용한다. 평상시보드를동작할때에는사용하지않는다

20 3.4 Photo Coupler In/Out 설명 3.4. Photo-coupler Digital Input VCC IN0 2.4K DIN0 VCC IN DIN VCC IN2 DIN2 VCC IN3 DIN3 IN_COM [ 그림 3-8. 포토 - 커플러디지털입력회로 ] 포토 - 커플러입력은보드의 D-SUB 5 핀커넥터로입력되며, 프로그램에서는위의그림 에서처럼 DIO 입력비트 3 에서 0 까지연결되어있다

21 3.4.2 Photo-coupler Digital Output VCC OUT0 22 DOUT0 VCC OUT 22 DOUT VCC OUT2 22 DOUT2 VCC OUT3 22 OUT_COM DOUT3 [ 그림 3-9. 포토 - 커플러디지털출력회로 ] 포토 - 커플러출력은보드의 DSUB 5 핀커넥터로출력이되며, 프로그램에서는위의그 림에서처럼 DIO 출력의비트 3 에서 0 까지연결되어있다

22 4. 설치 보드설치에앞서포장내용물이이상이없는가를확인한다. 4. 하드웨어설치 4.. 제품내용물 PCIe-FRM4 보드 2 CD ( 드라이버 / 매뉴얼 /API/ 샘플소스등등 ) 구성 - Document Folder : Manual and Catalog - Driver Folder : pcie_frm4.sys pcie-frm4.inf - Readme Folder : - Sample Folder : Sample Application and DLL - TestApp Folder : Frm4Test.exe, Frm4View.exe 샘플실행파일 4..2 설치 컴퓨터의전원을끈다. 2 컴퓨터매뉴얼에따라컴퓨터커버를벗긴다. 3 빈 PCI Express 슬롯에제품을삽입한다. 되도록이면 CPU에가까운순서대로보드를삽입한다. 4 보드가삽입된슬롯의컴퓨터케이스뒷부분의막혀져있는부분을제거한후보드의브라켓과케이스의연결부분에나사를꽉채결한다. 5 멀티보드인경우 3번부터다시수행한다

23 4.2 소프트웨어드라이버설치 보드의사용환경은 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP 이상에서사용되어야한다. 먼저 PC의전원을 off 후 PCIe-FRM4 보드를 PCI Express Slot에꽂고 PC의전원을켠다. 아래와같이 새하드웨어검색마법사시작 창이열리면, 아래와같이선택후다음버튼을클릭한다.. 아래와같이선택후다음버튼을클릭

24 2. 동봉된 CD 에서 Driver 를선택후다음버튼을클릭한다. 3. 설치중간에 Windows XP 호환성확인 에대한문의가나오지만계속버튼을클릭한다

25 4. 아래와같이설치프로세서가진행됨을나타낸다. 5. 새하드웨어검색마법사완료 창이나타나면마침버튼을클릭한다

26 6. 설치가완료되면, 정상적으로드라이버가설치되었는지다음과같은방법으로확인한다

27 7. 내컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자에서아래와같이표시되는지확인한다. 다기능어댑터 -> PCIe-FRM4 이 ( 가 ) 설치가되었는가를확인한다. 아래의그림과같이 나타나게되면, 설치가정상적으로이루어진것이다. 상기그림은 PCIe-FRM4 보드가 PC 에정상적으로설치된화면을보이고있다. ( 붉은색원안을확인 ) 최초설치후에는정상적인동작을위하여 PC 를재부팅하여사용하는것이좋다

28 5. 샘플프로그램설명 보드와함께제공하는 CDROM의 TestApp 폴더에는보드를쉽게사용할수있도록사용샘플프로그램 Frm4Test.exe 와 Frm4View 를제공하고있다. 먼저, 각실행파일중하나인 Frm4Test.exe 는 Frame Data를 6진수값으로디스플레이해줘메모리나하드디스크에저장해개발자들에게필요한프레임데이터를활용할수있게되어있으며, Frm4View.exe 는프레임데이터를사용자가이해하기쉽게영상으로화면을보여주는실행파일이다. 샘플프로그램을시험하기위하여는먼저보드의드라이버가설치되어있어야한다. 샘플프로그램은보드를사용하기위하여제공되는 API를간략하게시험할수있도록소스형태로제공하므로사용자가수정하여사용할수가있다. 5- Frm4Test 프로그램 [ 그림 5-. 샘플프로그램 Frm4Test.exe 실행화면 ] 위의샘플프로그램을이용하기위하여는 API(Application Programming Interface) 가필요하다. API는 DLL 형태로제공이되며, 컴파일을하기위하여는임포트 (Import) 라이브러리및헤더파일이필요하다. 상기에명시된모든파일은제공하는 CDROM에포함되어있다. 샘플프로그램을정상적으

29 로실행하기위하여는 API DLL(PCI_FRM4.DLL) 이실행파일의폴더에있거나, Windows 의시 스템폴더혹은 Path 환경변수로지정된폴더에있어야한다. 5.. 이미지프레임관련기능 () LVDS Init 이미지프레임기능을초기화한다. 최초전원인가시한번만수행한다. (2) Start 이미지프레임저장을시작한다. (3) FRAME Read 보드에저장된이미지프레임을 PC 로읽어온다. 만약이미지프레임이보드에저장이 되어있지않으면저장이완료될때까지기다려야한다. (4) LVDS Close 보드사용이완료되고프로그램을종료할경우에호출한다. (5) Save to PC 로읽어온프레임이미지데이터를파일로저장할때사용한다 DIO 관련기능 () DIO Read General purpose I/O 포트의값을읽어올경우에호출한다. 읽어온데이터는버튼옆에 디터박스에기록된다. (2) DIO Write General purpose I/O 포트에값을기록할경우에호출한다. 기록할데이터값은버튼옆 에디터박스에서읽어온다

30 5.2 Frm4View 프로그램 [ 그림 5-2] 샘플프로그램 Frm4View.exe 실행화면 위의샘플프로그램을이용하기위하여는 API(Application Programming Interface) 가필요하다. API는 DLL 형태로제공이되며, 컴파일을하기위하여는임포트 (Import) 라이브러리및헤더파일이필요하다. 상기에명시된모든파일은제공하는 CDROM에포함되어있다. 샘플프로그램을정상적으로실행하기위하여는 API DLL(PCI_FRM4.DLL) 이실행파일의폴더에있거나, Windows의시스템폴더혹은 Path 환경변수로지정된폴더에있어야한다. [ 그림 5-2] 는 PCIe-FRM4를다른시스템의그래픽카드의 DVI 커넥터에접속하여모니터에보여지는영상을 Frm4View.exe 를실행시켜캡쳐한화면이다. 각메뉴바의설명은다음과같다. () Select resolution Display resolution 입력해상도에맞추어선택 Reverse --- Reverse On/Off (2) Save --- D:\frame.dat 에저장된다 ( 고정되어있음 )

31 (3) Stop --- 저장을멈춘다. (4) Change Device --- 디바이스가여러개붙어있는경우원하는디바이스를선택한다. (5) View Fullscreen --- 화면전체에영상을보여준다. (6) Board # selection --- DVI 입력번호선택 (0 : 하단 DVI, : 상단 DVI) (7) Device Start --- 선택한보드의장치를시작한다. (8) Device Stop --- 선택한보드의장치를종료한다. (9) Exit --- 프로그램을종료한다

32 Appendix A. 일반사양 Specification General PCI Express Specification Revision.0 PCI Express x interface PCI Target and Master operation DVI-D interface specification 28MB DDR SDRAM Interface 24 bit DVI interface operation Functions Software Supported OS API 4 Digital Input(Photo-coupler Input 4bit) 4 Digital Output(Photo-coupler Output 4bit) 24 비트 DVI 이미지프레임획득이미지프레임데이터 PC 로전송 MAX 920x200 resolution (2frame) Windows 2000 SP4 이상 / Windows XP SP 이상 Interface with Application through client DLL Sample Software Test Sample software for evaluation

33 A.2 외형치수 보드의외형치수는아래와같다

34 References. PCI Local Bus Specification Revision2. 2. How to install PCI DAQ Board 3. AN20 How to build application using API 4. AN32 PCIe-FRM4 API Programming -- PCI Special Interest Group -- DAQ system -- DAQ system -- DAQ system