图像采集系统的camera link标准接口设计

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1、图像采集系统的CameraLink标准接口设计2009/9/24/10:20来源：单片机与嵌入式系统作者：李天文赵磊引言高速数据采集系统可对相机采集得到的实时图像进行传输、实时处理，同时实现视频采集卡和计算机之间的通信。系统连接相机的接口用的是CameraLink接口，通过CameraLink接口把实时图像高速传输到FPGA图像采集卡中进行数据实时处理，并通过PCI接口实现采集卡和计算机之间的通信。本文主要研究数据采集系统Cam-eraLink接口技术。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图像采

2、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中设计各种图像处理程序对图像进行实时处理。1DS-21-02M30相机简介DS-21-02M30相机可提供高灵敏度的8／10位图像。为了同时获得卓越的分辨率和灰度级，DS-21-02M30相机图像分辨率为1600×1200，像素尺寸为7．4μm×7．4μ

3、m，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，可以控制相机输出图像的增益、补偿、帧频、曝光时间、曝光模式和测试图像的输出，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

4、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2：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3：最大曝光时间的外部触发方式。模式4：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6：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，PleaseW

5、ait…OK>”字符串。当收到“OK>”字符串时，表明相机要开始传送图像数据，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。2CameraLink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图像数据、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

6、式、相机信号、端口配置、图像数据位配置、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-1394：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。

7、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。但随着数字图像采集速度的提高、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。图1为CameraLink总线发送端与接收端的连接框

8、图，也是该总线的基本模式。总线发送端，