CameraLink接口 时序控制

CameraLink接口

1.CameraLink接口简介

1.1CameraLink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1.1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1.1 camera link接口电路

1.2CameraLink端口和端口分配

1.2.1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。表1.1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1.1 3种配置模式的端口分配

图1.2 各种配置下的端口连接关系

1.2.2端口的位分配

从表1.2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。

表1.2 Camera Link 接口的端口分配

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。2.CameraLink接口模块设计

2.1功能描述

该模块主要根据被测FPGA发来的图像地址信号将DDR2中的指定图像数据读取出来，并且分五路发送给CameraLink接口，由CameraLink图像采集卡接收并传给上位机显示。

2.2接口描述

CameraLink图像采集端口模块的接口信号如图2.1所示：

图2.1 CameraLink图像采集端口示意图

表2.1各端口的接口定义

CameraLink接口信号时序如图2.2所示：

图2.2 CameraLink图像采集电路的时序图

2.3功能实现

Cameralink图像采集接口电路主要包含两个子模块，如图4.59所示，数据读取分发模块负责从DDR2中读取处理好的CMOS图像，并按指定的数据编排要求分发

给5路CAMERALINK数据缓冲输出模块，数据缓冲输出模块完成5路CAMERALINK数据的缓冲，并按指定时序要求发送给DS90CR287。

图2.3 CameraLink图像采集软件流程框图

2.3.1数据读取分发模块

数据读取分发模块负责在帧行同步信号的控制下，按照地址使能和地址信号从DDR2中读取处理好的CMOS图像数据，并按指定的数据编排要求发送给cameralink 数据缓冲输出模块。

该模块也分为两个子模块：地址映射模块和读取DDR模块。地址映射模块的主要功能是根据被测FPGA给的行地址转化成对应DDR的行起始地址，转化完成后把DDR地址发给DDR读取模块，DDR读取模块负责把该行的10240个像素（12bit）全部读取到五路缓冲模块中。

2.3.2数据缓冲输出模块

缓冲模块总共有五路，把一行图像数据平均分到五路缓冲后输出。每路CameraLink缓冲模块包括2个双口RAM，采用乒乓读写的工作模式，一个双口RAM 读DDR数据的同时另一个双口RAM发送数据。双口RAM配置为两端口独立时钟模式，以隔离DDR时钟和CamerLink数据域的时钟。另外，两端口可以配置为不同的数据位宽，以方便实现DDR2数据位宽64位到16位数据位宽的变换。由于CamerLink输出时12位的，因此在款冲模块处还要有一个16位位宽转换位12位位宽的子模块来完成位宽的转换。

2.4modelsim仿真结果

图2.4 modelsim仿真结果

如图2.4，被测FPGA每来一个行同步，CameraLink模块获取行地址后读取DDR2中的数据写入缓存模块，等到下一个行同步来的时候把所读的数据从缓存模块中输出。实际要求的是每个行同步来后要读取一行数据，大小为2048x12bit，为了缩小仿真时间，仿真时没一行的数据长度为：80x12bit。

图2.5 五路CameraLink仿真输出

如图2.5，当下个行同步来的时候缓存数据输出，输出的数据时连续的。