CameraLink图像采集接口电路1(2)

CameraLink 图像采集接口电路

1．Camera Link标准概述

Camera Link 技术标准是基于 National Semiconductor 公司的 Channel Link 标准发展而来的，而 Channel Link 标准是一种多路并行 LVDS 传输接口标准。

低压差分信号（ LVDS ）是一种低摆幅的差分信号技术，电压摆幅在 350mV 左右，具有扰动小，跳变速率快的特点，在无失传输介质里的理论最大传输速率在 1.923Gbps 。 90 年代美国国家半导体公司（ National Semiconductor ）为了找到平板显示技术的解决方案，开发了基于 LVDS 物理层平台的 Channel Link 技术。此技术一诞生就被进行了扩展，用来作为新的通用视频数据传输技术使用。

如图1 所示， Channel Link 由一个并转串信号发送驱动器和一个串转并信号接收器组成，其最高数据传输速率可达 2.38G 。数据发送器含有 28 位的单端并行信号和 1 个单端时钟信号，将 28 位 CMOS/TTL 信号串行化处理后分成 4 路 LVDS 数据流，其 4 路串行数据流和 1 路发送 LVDS 时钟流在 5 路 LVDS 差分对中传输。接收器接收从 4 路 LVDS 数据流和 1 路 LVDS 时钟流中把传来的数据和时钟信号恢复成 28 位的 CMOS/TTL 并行数据和与其相对应的同步时钟信号。

图1 camera link接口电路

2．Channel Link标准的端口和端口分配

2.1 ．端口定义

一个端口定义为一个 8 位的字，在这个 8 位的字中，最低的 1 位（ LSB ）是 bit0 ，最高的 1 位（ MSB ）是 bit7 。 Camera Link 标准使用 8 个端口，即端口 A 至端口 H 。

2.2 ．端口分配

在基本配置模式中，端口 A 、 B 和 C 被分配到唯一的 Camera Link 驱动器 / 接收器对上；在中级配置模式中，端口 D 、 E 和 F 被分配到第二个驱动器 / 接收器对上；在完整配置模式中，端口 A 、 B 和 C 被分配到第一个驱动器 / 接收器对上，端口 D 、 E 和 F 被分配到第二个驱动器 / 接收器对上，端口 G 和 H 被分配到第三个驱动器 / 接收器对上（见图2 ）。表1 给出了三种配置的端口分配， Camera Link 芯片及连接器的使用数量情况。

表1 3种配置模式的端口分配

每一个 Camera Link 驱动器都有标注着从 TX0 至 TX27 的 28 个数据输入引脚，相应的接收器有标注着从 RX0 至 RX27 的 28 个数据输出引脚。

2.3 ．端口的位分配

从表2 中我们可以看出在 3 种 Camera Link 配置模式中，图像数据位是怎样分配到端口的。这种位分配方式已经被应用于市场上最流行的相机上了。

如果只用端口 D 和 G ，那么它们与器件的连接方法与端口 A 相同。同样，如果使用端口 E 和 H ，它们与器件连接方法同端口 B 的相同，端口 F 的与端口 C 的相同。

如果相机在每个周期内仅输出 1 个像素，那么就使用分配给像素 A 的端口；如果相机在每个周期内输入 2 个像素，那么使用分配像素 A 和像素 B 的端口；如果在每个周期内输出 3 个像素，那么使用分配给像素 A 、 B 和 C 的端口；依次类推至相机每周期输出 8 个像素，那么分配给 A ～ H 的 8 个端口都将被使用。

3．图像采集接口电路的具体实现

对于XX可见光相机时序控制FPGA软件测试设备技术项目，仿真fpga将处理完的cmos 数据保存到ddr2中，根据V4传给V5的24组I2C数据，确定将要片面读取DDR2中处理好的CMOS图像的片面地址，然后将所要选取的cmos图像数据从ddr2中读取出来，并且通过5路cameralink显示出来；对于XX可见光信号处理FPGA软件测试设备技术项目，因为tlk2711的处理频率为100mhz，而DS90CR287的主要工作频率为85mhz，所以经过V4处理过的5路图像数据先要保存进ddr2，然后再通过缓存将图像读出来并通过cameralink显示出来，从上面可以看出，两个项目的cameralink接口是相似的，都是从ddr2的控制器mig软核的用户端写入地址，然后在时钟使能的驱动下，将图像数据读取出来，然后通过cameralink接口传至上位机进行显示，因为DS90CR287的输入数据位为28位，而DDR2的数据位为64位，所以需要设计一个数据读取及分发模块以及一个cameralink数据缓冲输出模块，具体软件流程框图如图3：

图1 cameralink图像采集软件流程框图

当数据从cameralink数据缓冲模块输出后进入DS90CR287，然后28位数据在时钟的控制下变为4路LVDS信号，然后再通过DS90CR288输出变为28位的CMOS数据，传至cameralink图像采集卡，最后通过图像采集卡传至上位机，其cameralink硬件流程框图如图2所示:

Cameralin k数据缓冲单元

DS90CR287

Lvds_data_1

Lvds_data_2

Lvds_dat a_3

Data_a_[7:0]

Data_b_[7:0]

Data_c_[7;0]

Fval

Dval

Lval

Spare

DS90CR288

Lvds_data_4

Lvds_clock

Cameralink

图像采集卡

Data_out

上位机

Transmit_clock_in

Data_a_out_[7:0]Data_b_out_[7:0]Data_c_out_[7;0]

Fval Dval Lval

Receive_clock 图2 cameralink图像采集硬件流程框图

28位数据信号中包括三个数据端口：A口(8位)即data_a_[7;0]、B口(8位)即data_b_[7;0]、C口(8位)即data_c_[7;0]，和四个控制信号FVAL(帧有效)、DVAL(数据有效)、LVAL(行有效)、SPARE(空，暂时未用)，另外DS90CR287还有一个85mhz时钟输入，经过Camera Link芯片转换后的时钟信号是整个cameralink图像采集电路的同步驱动信号，数据控制信号都和该时钟信号同步，其时序图如图3所示：

图3 DS90CR287的工作时序图

各端口的配置和信号类型如下表;