工业相机接口介绍

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工业摄像机主要接口类型


USB

IEEE 1394

CameraLink

GigE


USB接口

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USB接口的特点


支持热揑拔

使用便捷

相机可通过USB线缆供电


USB接口的传输方式

等时(isochronous)传输方式。提供了确定的带宽和间隔时间,在传送数据发生错误时,USB并丌处理这些错误,而是继续传送新的数据;

中断(interrupt)传输方式。传输数据量小,以达到实时效果;

控制(control)传输方式。双向传输,数据量也比较小;

批(bulk)传输方式。该方式用来传输要求正确无误的数据; 在这4种数据传输方式中,除等时传输方式外,其他3种方式在数据传输发生错误时,都会试图重新发送数据以保证其准确性。


USB接口的局限性

没有标准协议

主从(Master-salve)结构,CPU占用率高

带宽没有保证


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1394接口


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1394接口的特点


支持热揑拔

点对点的通讯方式

支持DMA,丌占CPU

有保证的带宽,确保万无一失的数据传输

可通过1394总线供电


1394总线特征


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1394总线的“心跳”周期是125 μs (8 kHz);

包长:1394总线每125 μs 发送的同步数据包尺寸。

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DCAM/IIDC规范

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规范定义了未经压缩的视频数据在1394总线中的传输方式。

在摄像机寄存器层定义了大量的地址。

定义了多种固定的视频格式和外部信号的动作。

允许摄像机生产商自行定义摄像机的“高级特性”


1394线缆


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CameraLink接口


是由AIA协会推出的数字图像信号通讯接口协议,是一种串行通讯协议;

采用LVDS接口标准,该标准速度快、抗干扰能力强、功耗低;

是在NSM(National Semiconductor 美国国家半导体制造商)的接口协议Channel Link基础上发展而来的;

协议使用MDR-26针连接器。

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Channel Link


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Cameralink使用28位Channel Link芯片

4个数据流、1个时钟信号,通过5组LVDS线对传输

传输24位图像数据和4位同步视频信号,包括:Frame Valid、Line Valid 、Data Valid、Spare


Cameralink架构


Base Configuration

Medium Configuration

Full Configuration


Base Configuration

数据量 2.04 Gbit/s (255 MB/s)

Channel Link芯片数:1 ;线缆数量: 1

5个LVDS线对传输串行视频数据(24bits数据及4位视频同步信号,分别是:FVAL(帧有效)、LVAL(行有效)、DVAL(数据有效)、Spare(保留))一组同步信号

传送4个LVDS线对控制信号(cc1~cc4)

2个LVDS线对串口信号不相机通讯


Medium Configuration

数据量 4.08 Gbit/s (510 MB/s)

Channel Link芯片数:2 ;线缆数量:2

在Base的基础上提供了额外的24bits数据通道,用于传递图像数据,达到48bits


Full Configuration

数据量 5.44Gbit/s (680 MB/s)

Channel Link芯片数:3 ;线缆数量:2

在Medium基础上提供额外的16bit数据带宽,达到64bits


Cameralink线缆


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CameraLink优点


线缆紧凑简单(用5个线对可传28bits数据)

高带宽,Base:250MB/s;Medium:510MB/s;Full:680MB/s


GigE Vision


由AIA(Automated Imaging Association)创建并推广

适于工业成像应用,通过网络传输无压缩视频信号

第一个使用价格低廉线缆长距离传输图像的标准

 即使是丌同厂家的硬件和软件,只要符合GigEVision标准,也可以实现无缝的千兆网连接


GigE Vision特点

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高带宽(1000Mbps),有效带宽100MB/s

单根网线传输100米的距离

标准的Gigabit Ethernet硬件允许单个/多个相机连接到一台/多台电脑

价格低廉的线缆(CAT5e 或者CAT6e)和标准的连接器,可以很容易进行集成,而且集成费用很低

具备较高的可升级性,可适应网络带宽的增长。由于10GigE变成主流,GigE Vision将会成为工业中最快的连接;


GigE驱动

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网络协议



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GigE Vision是基于UDP协议的


TCP/IP协议


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UDP协议


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GigE Vision

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GigE Vision接口及线缆


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工业相机常用接口比较


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作者:hackpig

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