(完整版)7-cameralink詳細資料已看

1、CameraLink圖像采集接口電路1. Camera Link標準概述Camera Link技術(shù)標準是基于 National Semiconductor公司的 Channel Link標準發(fā)展 而來的，而 Channel Link標準是一種多路并行LVDS傳輸接口標準。低壓差分彳t號(LVDS )是一種低擺幅的差分信號技術(shù)，電壓擺幅在 350mV左右， 具有擾動小，跳變速率快的特點，在無失傳輸介質(zhì)里的理論最大傳輸速率在1.923Gbps。 90年代美國國家半導(dǎo)體公司( National Semiconductor )為了找到平板顯示技術(shù)的解決方案， 開發(fā)了基于 LVDS物理層平臺的 Chan

2、nel Link技術(shù)。此技術(shù)一誕生就被進行了擴展，用來作為新的通用視頻數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)使用。如圖1所示，Channel Link由一個并轉(zhuǎn)串信號發(fā)送驅(qū)動器和一個串轉(zhuǎn)并信號接收器組 成，其最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達2.38G。數(shù)據(jù)發(fā)送器含有 28位的單端并行信號和1個單端時鐘信號，將 28位CMOS/TTL信號串行化處理后分成4路LVDS數(shù)據(jù)流，其4路串行數(shù)據(jù)流和1路發(fā)送LVDS時鐘流在5路LVDS差分對中傳輸。接收器接收從4路LVDS數(shù)據(jù)流和1路LVDS時鐘流中把傳來的數(shù)據(jù)和時鐘信號恢復(fù)成28位的CMOS/TTL并行數(shù)據(jù)和與其相對應(yīng)的同步時鐘信號。D t242G27w*SM LLD圖1 camera l

3、ink接口電路2. Channel Link 的多路復(fù)用(Camera Link標準)標準的Camera Link是由多路 Channel Link復(fù)用而成的，不僅包含相機圖像數(shù)據(jù)信號和時 鐘信號，而且還包含相機的控制信號和串行通信信號。Camera Link的接口配置包括：基本模式(Base Configuration)、中級模式 (MediumConfiguration)、完整模式(Full Configuration)。在基本模式中，一對 Channel Link 信號 發(fā)送驅(qū)動器和接收器隨同4對用來控制相機的 RS- 644 LVDS收發(fā)器和2對用來協(xié)調(diào)相機和采集卡間串行通信的RS-

4、644 LVDS收發(fā)器協(xié)同工作。一對Channel Link信號發(fā)送驅(qū)動器和接收器僅局限于28位并行視頻數(shù)據(jù)傳輸，因此基本模式就不能夠滿足所有的視頻傳輸情況。中級模式包括 2對Channel Link信號發(fā)送驅(qū)動器與接收器和與之隨同的用于相機控制和串行通信的 LVDS線對。中級模式最高可傳輸56位并行視頻數(shù)據(jù)。完整模式包括了 3對Channel Link信號發(fā)送驅(qū)動器和接收器和與之隨同的用于相機控制和串行通信的LVDS線對。完整模式最高可傳輸84位的視頻數(shù)據(jù)。F3 TrlTTrimTrf*»s號占7 azAF 一amBrlruiBEJ g fws-tB M芯由sroQcrW FOTT

5、BYTF36圖2 Camera Link接口的配置模式關(guān)于Camera Link的各種接口配置模式如圖2所示，基本模式配置下只需要一條標準的電纜連接相機和圖像采集卡，而中級模式和完整模式的配置下，則需要2條標準電纜四、Channel Link標準的端口和端口分配i .端口定義一個端口定義為一個8位的字，在這個8位的字中，最低的1位（LSB ）是bit0 ,最高的1位（MSB ）是bit7 。 Camera Link標準使用 8個端口，即端口 A至端口 H 。2 .端口分配在基本配置模式中，端口 A、B和C被分配到唯一的 Camera Link驅(qū)動器/接 收器對上；在中級配置模式中，端口 D、

6、E和F被分配到第二個驅(qū)動器/接收器對上；在完整配置模式中，端口A、 B和C被分配到第一個驅(qū)動器/接收器對上，端口 D、E和F被分配到第二個驅(qū)動器/接收器對上，端口 G和H被分配到第三個驅(qū)動器/接收器對上（見圖2 ）。表1給出了三種配置的端口分配，Camera Link芯片及連接器的使用數(shù)量情況。表1 3種配置模式的端口分配配置模式端口芯片數(shù)量連接器數(shù)量基本A,B,C11中級A,B,C,D,E,F22完整A,B,C,D,E,F,G, H32每一個Camera Link驅(qū)動器都有標注著從 TX0至TX27的28個數(shù)據(jù)輸入引腳，相 應(yīng)的接收器有標注著從RX0至RX27的28個數(shù)據(jù)輸出弓I腳。3 .端

7、口的位分配從表2中我們可以看出在 3種Camera Link配置模式中，圖像數(shù)據(jù)位是怎樣分配 到端口的。這種位分配方式已經(jīng)被應(yīng)用于市場上最流行的相機上了。表2 Camera Link接口的端口分配驅(qū)動器輸入信號對應(yīng)芯片引腳StrobeTxCLK Out/TxCLKInLVALTX/RX24FVALDVALTX/RX25TX/RX26SpareTX/RX23PortA0 ,PortD0 , PortG0PortA1 ,PortD1 , PortG1TX/RX0TX/RX1PortA2 , PortD2 , PortG2TX/RX32PortA3 , PortD3 , PortG3TX/RX3Po

8、rtA4 , PortD4 , PortG4TX/RX4PortA5 , PortD5 , PortG5TX/RX6PortA6 , PortD6 , PortG6TX/RX27PortA7 , PortD7 , PortG7TX/RX5PortB0 , PortE0 , PortH0TX/RX7PortB1 , PortE1 , PortH1TX/RX8PortB2 , PortE2 , PortH2TX/RX9PortB3 , PortE3 , PortH3TX/RX12PortB4 , PortE4 , PortH4TX/RX13PortB5 , PortE5 , PortH5TX/RX

9、14PortB6 , PortE6 , PortH6TX/RX10PortB7 , PortE7 , PortH7TX/RX11PortC0 , PortF0TX/RX15PortC1 , PortF1TX/RX18PortC2 , PortF2TX/RX19PortC3 , PortF3TX/RX20PortC4 , PortF4TX/RX21PortC5 , PortF5TX/RX22PortC6 , PortF6TX/RX16PortC7 , PortF7TX/RX17如果只用端口 D和G ,那么它們與器件的連接方法與端口A相同。同樣，如果使用端口 E和H ,它們與器件連接方法同端口B的

10、相同，端口 F的與端口 C的相同。如果相機在每個周期內(nèi)僅輸出1個像素，那么就使用分配給像素A的端口；如果相機在每個周期內(nèi)輸入 2個像素，那么使用分配像素 A和像素B的端口；如果在每個周期 內(nèi)輸出3個像素，那么使用分配給像素A、 B和C的端口；依次類推至相機每周期輸出8個像素，那么分配給 AH的8個端口都將被使用。五；Camera Link連接器與電纜引腳定義Channel Link的高速速率傳輸使選擇連接器和電纜這一環(huán)節(jié)變得非常重要。必須嚴格依照 Camera Link標準中關(guān)于對連接器與電纜的引腳定義去設(shè)計相機和采集卡的相關(guān)連接信號。 1.連接器連接器規(guī)定的制造商是 3M 公司，其規(guī)格化的

11、3M 26-pin MDR ( Mini D Ribbon ) 產(chǎn)品是Channel Link的標準連接器(如圖3所示)，故而Camera Link標準的連接器也選 擇此型號。Htf*Otmicy Ln 0 Rbbon Mg 心*PlcThumtoionKrtMDR 26 Position Plug (Both Ends)Note: Use 3M 3341-31 jacksocket for mounting receptacle to panel.圖3 26-pin MDR連接器當(dāng)將這些連接器安裝到一個相機或者圖像采集卡上時要用到插槽（如圖 4所示）。插槽 上的連接器固定螺母要與標準的Cam

12、era Link電纜連接器上的固定螺絲匹配。圖4 26-pin MDR連接器插槽示意圖2 .電纜3M按照Camera Link標準設(shè)計了一種專門用于相機和圖像采集卡之間的集成電纜。這種雙絞屏蔽電纜能夠滿足高速差分信號應(yīng)用中的所有嚴格要求。3M電纜產(chǎn)品的通用型號為14X23 SZLB XXX OLC 。它的有效長度在 1m至10m之間。另外，它有2種外 殼可供選擇。關(guān)于電纜的選型參數(shù)說明如圖 5所示。本設(shè)計中采用的是 14B23 SZLB 200 OLC ,即帶固定螺絲的 2m長電纜。14X26-SZLB-XXX-0LCShell Retention Options:B = Thumbscrew

13、 shell kitT = Thumbscrev, overmold shellLength100 = 1 meter200 = 2 meters300 = 3 meters450 = 4.5 metersSOO = 5 rneters 700 = 7 Meters AOO =" 1C meters圖5 3M電纜產(chǎn)品選型說明圖3 .連接器的引腳分布表4給出了安裝于相機或者圖像采集卡上的26-pin MDR連接器的引腳定義。表4 MDR-26連接器引腳定義完整配置模式基本配置模式（含控制與串行通中級、信）相機相圖像采圖像米集卡端Channel電纜機集卡端Channel Link端Lin

14、k信號端連接器號11Inner shieldInner shield11Inner shield1414Inner shieldInner shield1414Inner shield225Y0-PAIR1-225X0-1512Y0+PAIR1 +1512X0+324Y1-PAIR2-324X1-1611Y1 +PAIR2+1611X1 +423Y2-PAIR3-423X2-信1710Y2+PAIR3+1710X2+522Yclk-PAIR4-522Xclk-189Yclk+PAIR4+189Xclk+621Y3-PAIR5-621X3-198Y3+PAIR5+198X3+720100 QPA

15、IR6+720SerTC+207TerminatedPAIR6-207SerTC-819Z0-PAIR7-819SerTFG-216Z0+PAIR7+216SerTFG+918Z1-PAIR8-918CC1-225Z1 +PAIR8+225CC1 +1017Z2-PAIR9+1017CC2+234Z2+PAIR9-234CC2-1116Zclk-PAIR10-1116CC3+243Zclk+PAIR10+243CC3-1215Z3-PAIR11 +1215CC4+252Z3+PAIR11-252CC4-1313Inner shieldInner shield1313Inner shield26

16、26Inner shieldInner shield2626Inner shield4 .屏敝）與相機的數(shù)字地連接。Camera Link懷他推薦連按挨利電纜的內(nèi)部評敝(Inner shield同時，Camera Link標準還推薦了圖像采集卡的內(nèi)部屏蔽引腳要通過一個0a的電阻與數(shù)字地相連。另外，沒有用到的線對應(yīng)在兩端各接一個100a的終端電阻。六、Camera Link標準下的相機信號種類在Camera Link標準中，相機信號分為四種：1 ）相機控制信號，2 ）視頻數(shù)據(jù)，3 ）電源信號4 ）串行通信信號。1 .相機控制信號在接口的三種配置當(dāng)中，都有4條RS-644線對用來實現(xiàn)相機的控制。制

17、造商可以自由定義這些信號以滿足他們產(chǎn)品的特殊性。這些信號定義為圖像采集卡的輸出和相機的輸 入，一般情況下將這些信號命名為：Camera Controll（CCI）, Camera Control2（CC2）, CameraControl3（CC3）, Camera Control4（CC4）。表1給出了通常相機制造商對控制信號的定義。 表1相機控制信號的定義信號名稱縮寫格式定義Camera Control1CC1EXSYNC （外同步），下降沿觸發(fā)Camera Control2CC2PRIN （像素重置），低電平有效Camera Control3CC3FORWARD ,高電平有效，低電平翻轉(zhuǎn)C

18、amera Control4CC4良義2 .視頻數(shù)據(jù)Camera Link標準定義了 4條圖像格式信號的名稱，并且描述了它們的信號電平。驅(qū) 動器、接收器以及連接器上有關(guān)這些信號的定義均是由Camera Link標準確定白2-表 2-2給出了由Channel Link標準確定的圖像格式信號的名稱和定義。表2像素限定信號的名稱和定義并行視頻數(shù)據(jù)與 Channel Link芯片的連接信號名稱縮寫格式定義FrameValidFVAL幀功效時為局電平，行掃描相機中接圖Line ValidLVAL行功效時為局電平Data ValidDVAL當(dāng)相機數(shù)據(jù)率低時使用，數(shù)據(jù)單局時直接接局電 平SpareSP轉(zhuǎn)義P

19、ortA0 A 7Through PortH0 H 7PA0- - PA7toPH0- - PH7端口 A至H是邏輯8位字，定義多元化的數(shù) 據(jù)。單位 28位 Channel Link 器件使用 A , B , C端口； 56 , 84位器件（中級模式和 完全模式下）使用其余端口。Camera Link標準定義了從 A到H的8個端口。它們都是邏輯8位的字，用來說明圖像數(shù)據(jù)位在驅(qū)動器 /接收器上是如何分配的。3 .電源相機的電源并不是由Camera Link連接器提供的，而是通過一個單獨的連接器提供。Camera Link標準允許相機制造商自由定義電源連接器和相機的工作電壓和電流。 4 .串行通信

20、3種相機接口配置中都有2對RS-644 LVDS線纜用于相機和圖像采集卡之間進行異步串行通信。相機和圖像采集卡在設(shè)計串行口配置時應(yīng)該支持的最小波特率為9600。Camera Link標準指定串行彳t號如下：SerTFG（從相機串行輸出端至采集卡串行輸入端的差分線對）；SerTC（從采集卡串行輸出端至相機串行輸入端的差分線對）。其協(xié)議使用異步格式（即執(zhí)行 RS-232標準），所推薦的最小波特率為9600 （ 1為起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無握手和奇偶校驗位）。當(dāng)訪問和使用異步串行口時，Camera Link標準為相機制造商和圖像采集卡制造商提供了一個雙方共同遵循的方針，即圖像采集卡制造商必須提供一個API （應(yīng)用程序接口），用戶通過DLL