Camera Link接口协议提供4类信号:相机控制信号、图像数据信号、电源和串行通信信号。其接口有3种结构,分别是初级配置(Base)、中级配置(Medium)和高级配置(Full)。Camera Link使用端口定义来区分这些配置。3M 26-pin MDR(Mini D Ribbon)连接器之所以被选择与Camera Link配套使用是因为它优秀的设计和先前Channel Link高速传输的成功经验。
(2)PXIE协议简介
PXI(PCI Express for Instrumentation)由NI公司于1997年率先提出。PXIE基于Compact PCI标准,增加了时钟和同步触发总线,但其核心仍然是PCI总线。PXI Express相对PXI最显著的改进和优势就在于它融入PCI Express的特点,采用串行传输,点到点的总线拓扑结构。不同于PXI在所有总线设备间分享带宽,PXI Express为每一个设备提供单独的传输通道。同时它所增加的时钟和同步触发信号以及拥有特殊的接口物理特性使得其在测量、通信、工业自动化等领域拥有更大的技术优势。本文采用PXIE-8x,最高传输速度达到1400Mb/s。
1.2 总体设计
系统总体结构图,如图2所示。
图2中,DS90CR288A为NI公司高性能串并转换器,将Camera Link接口协议的4路LVDS信号和1路LVDS时钟转换为28位LVCMOS/LVTTL数据和一路时钟信号,DS90LV047A为NI公司的3 VLVDS 4路单端转差分驱动器。DS90LV049为NI公司的3V LVDS双向线路驱动器和双向线路接收器。
系统工作流程为:
首先,采集卡通过DS90LV047A对CCD相机发出的控制指令。CCD相机在接到指令后,将采集到的图像数据分为4路LVDS数据信号和1路LVDS时钟信号,通过接口连接器MDR26,输送到图像采集卡;图像采集卡将串行数据转换成38路并行信号和1路随路时钟传送给FPGA进行数据处理。由于数据量很大,为保证数据低误码率及提高可靠性,使用了2块Micron 2 GB DDR2对数据进行缓存和乒乓处理。FPGA根据用户的需求进行高速的图像处理。采集卡通过PXIE-8x将图像数据上传至PC(上位机)上进行后期处理,同时实现PC(上位机)对图像采集卡的控制。图像数据最终通过PC将数据存储在SSD(Solid-state Drive)电子盘上,以供随时调用。在读/写速度等关键性能上,SSD电子盘远远优于传统机械硬盘,因此选用SSD电子盘为数据存储介质。采集卡还采用DS90LV049(LVDS双线路驱动器,带有双线路接收器)来实现采集卡与相机间的串行通信,用户可以根据需要对CCD相机进行配置。
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