引 言
高速数据收集体系可对相机收集得到的实时图画进行传输、实时处理，一起完结视频收集卡和计算机之间的通讯。体系衔接相机的接口用的是Camera Link接口，经过Camera Link接口把实时图画高速传输到FPGA图画收集卡中进行数据实时处理，并经过PCI接口完结收集卡和计算机之间的通讯。本文首要研讨数据收集体系 Cam-era Link接口技能。
Camera Link是专门为数字摄像机的数据传输提出的接口规范，是2000年10月由一些摄像头供货商和图画收集公司联合推出的。Camera Link规范简化了计算机和摄像头之间的衔接。本规划选用Dalsa公司的DS-21-02M30相机，该相机支撑Camera Link接口。相机数据经过Camera Link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，能够在FPGA中规划各种图画处理程序对图画进行实时处理。
1 DS-21-02M30相机简介
DS-21-02M30相机可提供高灵敏度的8／10位图画。为了一起取得杰出的分辨率和灰度级，DS-21-02M30相机图画分辨率为1 600×1 200，像素尺度为7．4 μm×7．4 μm，像素数据输出时钟为40 MHz，最高帧频可达60帧／s。经过设定像素数据格式指令，能够设定像素数据为8位、10位。功耗低于15 W，供电电源电压为12～25 V。
经过异步串口向DS-21-02M30相机发送ASCII码操控指令和确诊指令，能够操控相机输出图画的增益、补偿、帧频、曝光时刻、曝光方法和测验图画的输出，还能够对相机进行确诊。串口协议：1位开端位，8位数据位，无奇偶校验位，1位中止位；通讯波特率为9 600 bps(相机默许)，经过设定波特率指令可将其设定为19 200 bps、57 600 bps和115 200 bps。
DS-21-02M30相机共有4种曝光方法，能够经过设定曝光方法指令来为相机挑选适宜的曝光方法。
方法2：内部触发方法(相机的默许曝光方法)。帧频和曝光时刻可用相应的指令操控。
方法3：最大曝光时刻的外部触发方法。
方法4：外部触发方法。帧频和曝光时刻都由外部触发信号操控，即外部触发信号的高电平阶段为曝光时刻，外部触发信号的频率为帧频。
方法6：外部触发方法操控帧频，曝光时刻可用相应内部指令操控。
DS-21-02M30相机的指令以ASCII码的方法发
送。向相机发送指令时，以回车符作为完毕。相机上电后，相机背面的指示灯闪耀，一起经过串口发送“CameraIniTIalizaTIon in process，Please Wait…OK>”字符串。当收到“OK>”字符串时，标明相机要开端传送图画数据，相机背面的指示灯不再闪耀。当相机收到有用的指令时，会回来“OK>”字符串作为应对；不然，回来“Error x：Error Massage>”字符串作为应对。其间，x为过错标号，Error Massage表明对过错的具体阐明。相机的应对字符串以符号“>”作为完毕符。
2 Camera Link结构与原理
Camera Link是专门为数字摄像机的数据传输提出的接口规范，专为数字相机拟定的一种图画数据、视频数据操控信号及相机操控信号传输的总线接口，数据传输速率最高可达2．38 Gbps。该规范规则了接口方法、相机信号、端口装备、图画数据位装备、衔接器引脚界说及衔接线、规范接纳器芯片组。选用这种规范后，使得数字摄像机的数据接口输出选用更少的线数，衔接电缆更简略制作，更具有通用性，并且数据的传输间隔比一般传输方法更远。其最首要的特色是选用了LVDS(Low VoltageDifferenTIal Signaling，低压差分信号)技能，使摄像机的数据传输速率大大进步。
在Careera Link规范呈现之前，业界有一些规范(如较盛行的IEEE-1394：接口)作为一种数据传输的技能规范。IEEE-1394被运用到很多的范畴，数字相机、摄像机等数字成像范畴也有很广泛的运用。IEEE-1394接口具有廉价，速度快，支撑热拔插，数据传输速率可扩展，规范敞开等特色。但随着数字图画收集速度的进步、数据量的增大，原有的规范已无法满意需求。为了简化数据的衔接，完结高速、高精度、灵敏、简略的衔接，在 NationalSemiconductor公司开发的Channel Link总线技能根底上，由多家相机制作商一起拟定推出了Camera Link规范。依据Camera Link的数字相机的收集速度和数据量均好于依据IEEE-1394规范。
Camera Link是一种依据物理层的LVDS的平面显现解决方案。图1为Camera Link总线发送端与接纳端的衔接框图，也是该总线的根本方法。总线发送端，将28位并行数据转化为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图画数据输出同步时钟；而总线接纳端，将串行差分数据转化成28位并行数据，一起转化出同步时钟。这样不光减少了传输线的运用量，并且因为选用串行差分传输方法，还减少了传输过程中的电磁搅扰。
3 高速数据收集卡Camera Link接口规划
高速数据收集体系的根本框图如图2所示。FPGA给相机宣布操控信号，相机中的数据经过Careera Link接口传送到图画收集卡；数据由FPGA读入，缓存在SDRAM中。能够在FPGA中依据用户的需求完结高速的图画处理，依据图画处理的成果能够由 FPGA完结用户所需的操控。图画收集卡经过PCI接口和计算机相衔接，经过计算机能够装备图画收集卡和相机，计算机也能够从收集卡中取得图画处理数据。接下来具体研讨FPGA和相机间的Camera Link接口技能。
3．1 DS-21-02M30相机的Camera Link接口
Camela Link总线规范规则：在完好方法下，最多能够运用8个端口(Port A～Port H)传输数据，每个端口为8位数据。DS-21-02M30相机运用Port A～Port C端口，用的是根本方法(Base)。相机后端有一个MDR26衔接口，别离对应A、B、C三个端口各8位数据，加上FVAL、LVAL、DVAL和SP 四位数据操控信号，共28位并行数据位。
3．2 Camera Link接口的硬件规划
Camera Link的硬件衔接框图如图3所示。硬件电路包含3部分：相机经过MDR26衔接图画收集卡；CameraLink接口的LVDS信号和CMOS信号转化电路；FPGA接纳相机数据和发送操控部分。
为了对相机进行外部触发方法操控以及向相机发送指令，用四通道CMOS信号转化为LVDS差分信号的芯，片。DS90LV047作为图画收集卡，向相机发送外同步触发信号和转化指令。因为DS-21-02M30相机只用到CC1，FPGA构成的图画收集卡，对相机的操控经过CC1和SerTC信号完结。为了接纳相机向图画处理体系发送的应对字符串，选用DS90LV048芯片作为图画处理体系接纳器。 DS90LV048芯片是四通道LVDS差分信号转化为CMOS信号的驱动器。
4 总 结
依据FPGA的高速图画收集体系，经过Camera Link接口和相机衔接；从相机取得高分辨率的实时图画，并传输到FPGA中进行实时图画处理并输出。本文结合DS-21-02M30相机的根本功能，具体研讨了Camera Link接口技能，并给出了相机和高速图画收集卡之间CameraLink接口规划，为正在研发的实时高速图画收集卡奠定了根底。
