通达信股票交易api接口-图像采集系统的Camera Link标准接口设计

CameraLink是专门为数字摄像机的数据传输提出的接口标准，是2000年10月由一些摄像头供应商和像采集公司联合推出的。CameraLink标准简化了计算机和摄像头之间的连接。本设计选用Dalsa公司的DS-21-02M30相机，该相机支持CameraLink接口。相机数据通过CameraLink接口传输到一块Altera公司的FPGAStratixII中进行处理。在FPGA中进行数据的高速缓存，可以在FPGA中设计各种像处理程序对像进行实时处理。

DS-21-02M30相机简介

DS-21-02M30相机可提供高灵敏度的8／10位像。为了同时获得卓越的分辨率和灰度级，DS-21-02M30相机像分辨率为1600×1200，像素尺寸为7．4μm×7．4μm，像素数据输出时钟为40MHz，最高帧频可达60帧／s。通过设定像素数据格式命令，可以设定像素数据为8位、10位。功耗低于15W，供电电源电压为12～25V。

通过异步串口向DS-21-02M30相机发送ASCII码控制命令和诊断命令，可以控制相机输出像的增益、补偿、帧频、曝光时间、曝光模式和测试像的输出，还可以对相机进行诊断。串口协议：1位开始位，8位数据位，无奇偶校验位，1位停止位；通信波特率为9600bps(相机默认)，通过设定波特率命令可将其设定为19200bps、57600bps和115200bps。

DS-21-02M30相机共有4种曝光模式，可以通过设定曝光模式命令来为相机选择合适的曝光模式。

模式内部触发方式(相机的默认曝光模式)。帧频和曝光时间可用相应的命令控制。

模式最大曝光时间的外部触发方式。

模式外部触发方式。帧频和曝光时间都由外部触发信号控制，即外部触发信号的高电平阶段为曝光时间，外部触发信号的频率为帧频。

模式外部触发方式控制帧频，曝光时间可用相应内部命令控制。

DS-21-02M30相机的命令以ASCII码的形式发

送。向相机发送命令时，以回车符作为结束。相机上电后，相机背后的指示灯闪烁，同时通过串口发送“CameraInitializationinprocess，PleaseWait…OK>”字符串。当收到“OK>”字符串时，表明相机要开始传送像数据，相机背后的指示灯不再闪烁。当相机收到有效的命令时，会返回“OK>”字符串作为应答；否则，返回“Errorx：ErrorMassage>”字符串作为应答。其中，x为错误标号，ErrorMassage表示对错误的具体说明。相机的应答字符串以符号“>”作为结束符。

CameraLink结构与原理

CameraLink是专门为数字摄像机的数据传输提出的接口标准，专为数字相机制定的一种像数据、视频数据控制信号及相机控制信号传输的总线接口，数据传输速率最高可达2．38Gbps。该标准规定了接口模式、相机信号、端口配置、像数据位配置、连接器引脚定义及连接线、标准接收器芯片组。采用这种标准后，使得数字摄像机的数据接口输出采用更少的线数，连接电缆更容易制造，更具有通用性，而且数据的传输距离比普通传输方式更远。其最主要的特点是采用了LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling，低压差分信号)技术，使摄像机的数据传输速率大大提高。

在CareeraLink标准出现之前，业界有一些标准(如较流行的IEEE-139接口)作为一种数据传输的技术标准。IEEE-1394被应用到众多的领域，数字相机、摄像机等数字成像领域也有很广泛的应用。IEEE-1394接口具有廉价，速度快，支持热拔插，数据传输速率可扩展，标准开放等特点。但随着数字像采集速度的提高、数据量的增大，原有的标准已无法满足需求。为了简化数据的连接，实现高速、高精度、灵活、简单的连接，在NationalSemiconductor公司开发的ChannelLink总线技术基础上，由多家相机制造商共同制定推出了CameraLink标准。基于CameraLink的数字相机的采集速度和数据量均好于基于IEEE-1394标准。

CameraLink是一种基于物理层的LVDS的平面显示解决方案。1为CameraLink总线发送端与接收端的连接框，也是该总线的基本模式。总线发送端，将28位并行数据转换为4对LVDS串行差分数据传送出去，还有一对LVDS串行差分数据线用来传输像数据输出同步时钟；而总线接收端，将串行差分数据转换成28位并行数据，同时转换出同步时钟。这样不但减少了传输线的使用量，而且由于采用串行差分传输方式，还减少了传输过程中的电磁干扰。

图像采集系统的Camera Link标准接口设计

高速数据采集卡CameraLink接口设计

高速数据采集系统的基本框如2所示。FPGA给相机发出控制信号，相机中的数据通过CareeraLink接口传送到像采集卡；数据由FPGA读入，缓存在SDRAM中。可以在FPGA中根据用户的需求实现高速的像处理，根据像处理的结果可以由FPGA完成用户所需的控制。像采集卡通过PCI接口和计算机相连接，通过计算机可以配置像采集卡和相机，计算机也可以从采集卡中获得像处理数据。接下来详细研究FPGA和相机间的CameraLink接口技术。

．1DS-21-02M30相机的CameraLink接口

CamelaLink总线标准规定：在完整模式下，最多可以使用8个端口(PortA～Port传输数据，每个端口为8位数据。DS-21-02M30相机使用PortA～PortC端口，用的是基本模式(Bas。相机后端有一个MDR26连接口，分别对应A、B、C三个端口各8位数据，加上FVAL、LVAL、DVAL和SP四位数据控制信号，共28位并行数据位。

．2CameraLink接口的硬件设计

CameraLink的硬件连接框如3所示。硬件电路包括3部分：相机通过MDR26连接像采集卡；CameraLink接口的LVDS信号和CMOS信号转换电路；FPGA接收相机数据和发送控制部分。

为了对相机进行外部触发方式控制以及向相机发送命令，用四通道CMOS信号转换为LVDS差分信号的芯，片。DS90LV047作为像采集卡，向相机发送外同步触发信号和转换命令。由于DS-21-02M30相机只用到CCFPGA构成的像采集卡，对相机的控制通过CC1和SerTC信号实现。为了接收相机向像处理系统发送的应答字符串，选用DS90LV048芯片作为像处理系统接收器。DS90LV048芯片是四通道LVDS差分信号转换为CMOS信号的驱动器。

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