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1、7cameralink详细资料已看7-cameralink详细资料已看CameraLink 图像采集接口电路 1,Camera Link标准概述 Camera Link 技术标准是基于 National Semiconductor 公司的 Channel Link 标准发展而来的，而 Channel Link 标准是一种多路并行 LVDS 传输接口标准。 低压差分信号( LVDS )是一种低摆幅的差分信号技术，电压摆幅在 350mV 左右，具有扰动小，跳变速率快的特点，在无失传输介质里的理论最大传输速率在 1.923Gbps 。 90 年代美国国家半导体公司( National Semicon

2、ductor )为了找到平板显示技术的解决方案，开发了基于 LVDS 物理层平台的 Channel Link 技术。此技术一诞生就被进行了扩展，用来作为新的通用视频数据传输技术使用。 如图1 所示， Channel Link 由一个并转串信号发送驱动器和一个串转并信号接收器组成，其最高数据传输速率可达 2.38G 。数据发送器含有 28 位的单端并行信号和 1 个单端时钟信号，将 28 位 CMOS/TTL 信号串行化处理后分成 4 路 LVDS 数据流，其 4 路串行数据流和 1 路发送 LVDS 时钟流在 5 路 LVDS 差分对中传输。接收器接收从 4 路 LVDS 数据流和 1 路 L

3、VDS 时钟流中把传来的数据和时钟信号恢复成 28 位的 CMOS/TTL 并行数据和与其相对应的同步时钟信号。 图1 camera link接口电路 2,Channel Link的多路复用,Camera Link标准, 标准的 Camera Link 是由多路 Channel Link 复用而成的，不仅包含相机图像数据信号和时钟信号，而且还包含相机的控制信号和串行通信信号。 Camera Link 的接口配置包括:基本模式 (Base Configuration) 、中级模式 (Medium Configuration) 、完整模式 (Full Configuration) 。在基本模式中，

4、一对 Channel Link 信号发送驱动器和接收器随同 4 对用来控制相机的 RS- 644 LVDS 收发器和 2 对用来协调相机和采集卡间串行通信的 RS- 644 LVDS 收发器协同工作。一对 Channel Link 信号发送驱动器和接收器仅局限于 28 位并行视频数据传输，因此基本模式就不能够满足所有的视频传输情况。中级模式包括 2 对 Channel Link 信号发送驱动器与接收器和与之随同的用于相机控制和串行通信的 LVDS 线对。中级模式最高可传输 56 位并行视频数据。完整模式包括了 3 对 Channel Link 信号发送驱动器和接收器和与之随同的用于相机控制和串

5、行通信的 LVDS 线对。完整模式最高可传输 84 位的视频数据。 图2 Camera Link 接口的配置模式 关于 Camera Link 的各种接口配置模式如图 2 所示，基本模式配置下只需要一条标准的电缆连接相机和图像采集卡，而中级模式和完整模式的配置下，则需要 2 条标准电缆 四、Channel Link标准的端口和端口分配 1 (端口定义 一个端口定义为一个 8 位的字，在这个 8 位的字中，最低的 1 位( LSB )是 bit0 ，最高的 1 位( MSB )是 bit7 。 Camera Link 标准使用 8 个端口，即端口 A 至端口 H 。 2 (端口分配 在基本配置模

6、式中，端口 A 、 B 和 C 被分配到唯一的 Camera Link 驱动器 / 接收器对上;在中级配置模式中，端口 D 、 E 和 F 被分配到第二个驱动器 / 接收器对上;在完整配置模式中，端口 A 、 B 和 C 被分配到第一个驱动器 / 接收器对上，端口 D 、 E 和 F 被分配到第二个驱动器 / 接收器对上，端口 G 和 H 被分配到第三个驱动器 / 接收器对上(见图2 )。表1 给出了三种配置的端口分配， Camera Link 芯片及连接器的使用数量情况。 表1 3种配置模式的端口分配 配置模式 端口 芯片数量 连接器数量 基本 A,B,C 1 1 中级 A,B,C,D,E,

7、F 2 2 完整 A,B,C,D,E,F,G, H 3 2 每一个 Camera Link 驱动器都有标注着从 TX0 至 TX27 的 28 个数据输入引脚，相应的接收器有标注着从 RX0 至 RX27 的 28 个数据输出引脚。 3 (端口的位分配 从表2 中我们可以看出在 3 种 Camera Link 配置模式中，图像数据位是怎样分配到端口的。这种位分配方式已经被应用于市场上最流行的相机上了。 表2 Camera Link 接口的端口分配 驱动器输入信号 对应芯片引脚 TxCLK Out/TxCLK Strobe In LVAL TX/RX24 FVAL TX/RX25 DVAL TX

8、/RX26 Spare TX/RX23 PortA0 ， PortD0 ， PortG0 TX/RX0 PortA1 ， PortD1 ， PortG1 TX/RX1 PortA2 ， PortD2 ， PortG2 TX/RX32 PortA3 ， PortD3 ， PortG3 TX/RX3 PortA4 ， PortD4 ， PortG4 TX/RX4 PortA5 ， PortD5 ， PortG5 TX/RX6 PortA6 ， PortD6 ， PortG6 TX/RX27 PortA7 ， PortD7 ， PortG7 TX/RX5 PortB0 ， PortE0 ， Port

9、H0 TX/RX7 PortB1 ， PortE1 ， PortH1 TX/RX8 PortB2 ， PortE2 ， PortH2 TX/RX9 PortB3 ， PortE3 ， PortH3 TX/RX12 PortB4 ， PortE4 ， PortH4 TX/RX13 PortB5 ， PortE5 ， PortH5 TX/RX14 PortB6 ， PortE6 ， PortH6 TX/RX10 PortB7 ， PortE7 ， PortH7 TX/RX11 PortC0 ， PortF0 TX/RX15 PortC1 ， PortF1 TX/RX18 PortC2 ， Port

10、F2 TX/RX19 PortC3 ， PortF3 TX/RX20 PortC4 ， PortF4 TX/RX21 PortC5 ， PortF5 TX/RX22 PortC6 ， PortF6 TX/RX16 PortC7 ， PortF7 TX/RX17 如果只用端口 D 和 G ，那么它们与器件的连接方法与端口 A 相同。同样，如果使用端口 E 和 H ，它们与器件连接方法同端口 B 的相同，端口 F 的与端口 C 的相同。 如果相机在每个周期内仅输出 1 个像素，那么就使用分配给像素 A 的端口;如果相机在每个周期内输入 2 个像素，那么使用分配像素 A 和像素 B 的端口;如果在每

11、个周期内输出 3 个像素，那么使用分配给像素 A 、 B 和 C 的端口;依次类推至相机每周期输出 8 个像素，那么分配给 A , H 的 8 个端口都将被使用。 五,Camera Link连接器与电缆引脚定义 Channel Link 的高速速率传输使选择连接器和电缆这一环节变得非常重要。必须严格依照 Camera Link 标准中关于对连接器与电缆的引脚定义去设计相机和采集卡的相关连接信号。 1. 连接器 连接器规定的制造商是 3M 公司，其规格化的 3M 26-pin MDR ( Mini D Ribbon )产品是 Channel Link 的标准连接器(如图3 所示)，故而 Came

12、ra Link 标准的连接器也选择此型号。 图3 26-pin MDR 连接器 当将这些连接器安装到一个相机或者图像采集卡上时要用到插槽(如图4 所示)。插槽上的连接器固定螺母要与标准的 Camera Link 电缆连接器上的固定螺丝匹配。 图4 26-pin MDR 连接器插槽示意图 2 (电缆 3M 按照 Camera Link 标准设计了一种专门用于相机和图像采集卡之间的集成电缆。这种双绞屏蔽电缆能够满足高速差分信号应用中的所有严格要求。 3M 电缆产品的通用型号为 14X23 SZLB XXX OLC 。它的有效长度在 1m 至 10m 之间。另外，它有 2 种外壳可供选择。关于电缆的

13、选型参数说明如图5 所示。本设计中采用的是 14B23 SZLB 200 OLC ，即带固定螺丝的 2m 长电缆。 图5 3M 电缆产品选型说明图 3 (连接器的引脚分布 表4 给出了安装于相机或者图像采集卡上的 26-pin MDR 连接器的引脚定义。 表4 MDR-26 连接器引脚定义 基本配置模式(含控制与串行通中级、完整配置模式 信) 相图像采相机Channel Link 信Channel 图像采集卡端 电缆 机集卡端端 Link 信号 号 端 连接器 1 1 Inner shield Inner shield 1 1 Inner shield 14 14 Inner shield I

14、nner shield 14 14 Inner shield 2 25 Y0- PAIR1- 2 25 X0- 15 12 Y0+ PAIR1+ 15 12 X0+ 3 24 Y1- PAIR2- 3 24 X1- 16 11 Y1+ PAIR2+ 16 11 X1+ 4 23 Y2- PAIR3- 4 23 X2- 17 10 Y2+ PAIR3+ 17 10 X2+ 5 22 Yclk- PAIR4- 5 22 Xclk- 18 9 Yclk+ PAIR4+ 18 9 Xclk+ 6 21 Y3- PAIR5- 6 21 X3- 19 8 Y3+ PAIR5+ 19 8 X3+ 7 20

15、100 PAIR6+ 7 20 SerTC+ 20 7 Terminated PAIR6- 20 7 SerTC- 8 19 Z0- PAIR7- 8 19 SerTFG- 21 6 Z0+ PAIR7+ 21 6 SerTFG+ 9 18 Z1- PAIR8- 9 18 CC1- 22 5 Z1+ PAIR8+ 22 5 CC1+ 10 17 Z2- PAIR9+ 10 17 CC2+ 23 4 Z2+ PAIR9- 23 4 CC2- 11 16 Zclk- PAIR10- 11 16 CC3+ 24 3 Zclk+ PAIR10+ 24 3 CC3- 12 15 Z3- PAIR11+

16、12 15 CC4+ 25 2 Z3+ PAIR11- 25 2 CC4- 13 13 Inner shield Inner shield 13 13 Inner shield 26 26 Inner shield Inner shield 26 26 Inner shield 4 (屏蔽 Camera Link 标准推荐连接器和电缆的内部屏蔽( Inner shield )与相机的数字地连接。同时， Camera Link 标准还推荐了图像采集卡的内部屏蔽引脚要通过一个 0 的电阻与数字地相连。另外，没有用到的线对应在两端各接一个 100 的终端电阻。 六、Camera Link标准下的相机

17、信号种类 在 Camera Link 标准中，相机信号分为四种: 1 )相机控制信号， 2 )视频数据， 3 )电源信号 4 )串行通信信号。 1 (相机控制信号 在接口的三种配置当中，都有 4 条 RS-644 线对用来实现相机的控制。制造商可以自由定义这些信号以满足他们产品的特殊性。这些信号定义为图像采集卡的输出和相机的输入，一般情况下将这些信号命名 为: Camera Control1(CC1), Camera Control2(CC2), Camera Control3(CC3), Camera Control4(CC4) 。表1 给出了通常相机制造商对控制信号的定义。 表1 相机控制

18、信号的定义 信号名称 缩写格式 定义 EXSYNC (外同步)，下降沿触发 Camera Control1 CC1 PRIN (像素重置)，低电平有效 Camera Control2 CC2 FORWARD ，高电平有效，低电平翻转 Camera Control3 CC3 未定义 Camera Control4 CC4 2 (视频数据 Camera Link 标准定义了 4 条图像格式信号的名称，并且描述了它们的信号电平。驱动器、接收器以及连接器上有关这些信号的定义均是由 Camera Link 标准确定的。表 2-2 给出了由 Channel Link 标准确定的图像格式信号的名称和定义。

19、表2 像素限定信号的名称和定义 并行视频数据与 Channel Link 芯片的连接 信号名称 缩写格式 定义 Frame 帧有效时为高电平，行扫描相机中接高 FVAL Valid 行有效时为高电平 Line Valid LVAL 当相机数据率低时使用，数据率高时直接接高电Data Valid DVAL 平 无定义 Spare SP PortA0A端口 A 至 H 是逻辑 8 位字，定义多元化的数7 PA0PA7 据。单位 28 位 Channel Link 器件使用 A ， Through to B ， C 端口; 56 ， 84 位器件(中级模式和PortH0HPH0PH7 完全模式下)使

20、用其余端口。 7 Camera Link 标准定义了从 A 到 H 的 8 个端口。它们都是逻辑 8 位的字，用来说明图像数据位在驱动器 / 接收器上是如何分配的。 3 (电源 相机的电源并不是由 Camera Link 连接器提供的，而是通过一个单独的连接器提供。 Camera Link 标准允许相机制造商自由定义电源连接器和相机的工作电压和电流。 4 (串行通信 3 种相机接口配置中都有 2 对 RS-644 LVDS 线缆用于相机和图像采集卡之间进行异步串行通信。相机和图像采集卡在设计串行口配置时应该支持的最小波特率为 9600 。 Camera Link 标准指定串行信号如下: Ser

21、TFG( 从相机串行输出端至采集卡串行输入端的差分线对 ) ; SerTC( 从采集卡串行输出端至相机串行输入端的差分线对 ) 。其协议使用异步格式(即执行 RS-232 标准)，所推荐的最小波特率为 9600 ( 1 为起始位、 8 位数据位、 1 位停止位、无握手和奇偶校验位)。 当访问和使用异步串行口时， Camera Link 标准为相机制造商和图像采集卡制造商提供了一个双方共同遵循的方针，即图像采集卡制造商必须提供一个 API (应用程序接口)，用户通过 DLL (动态连接库)对串行通信进行管理。 另外， Camera Link 标准还推荐图像采集卡制造商提供一个用户接口，这个用户接

22、口应该至少包含一个终端程序，通过这个程序用户可以发送和接收一个字符串或几个字节的文件。 七、Camera Link标准的协议芯片组 Camera Link 标准制定的视频数据 LVDS 驱动传输由 National Semiconductor 公司制造的 28 位 Channel Link 芯片组来完成。表5 列出了 NS 公司的一些驱动器和接收器。 表5 兼容 National Semiconductor 产品列表 产品 工作电压 速率 DS90CR281 5V 40MHz DS90CR282 5V 40MHz DS90CR283 5V 66MHz DS90CR284 5V 66MHz DS

23、90CR285 3.3V 66MHz DS90CR286 3.3V 66MHz DS90CR 286A 3.3V 66MHz DS90CR287 3.3V 85MHz DS90CR288 3.3V 75MHz DS90CR 288A 3.3V 85MHz 另外，如果设计者需要使用相机控制信号，那么就应该使用一对 LVDS 驱动器 / 接收器对来实现 TTL 信号和 LVDS 信号的转换。表6 为 Camera Link 标准推荐使用的 National Semiconductor 公司的驱动器 / 接收器对。 表6 National Semiconductor 驱动器 / 接收器对 类型 型号 工作电压 驱动器 DS90LV047 3.3V 接收器 DS90LV048 3.3V QQ:750398724