|
|
" `; w" v: B) ]8 f9 n: i6 i$ p/ O6 a
前言
# h# p' Q1 k2 c4 CCameraLink協(xié)議, }# K! Q# `3 i7 c5 B
6 g8 w7 `' c; p/ O: ^* t
CameraLink協(xié)議是一種專門針對機器視覺應(yīng)用領(lǐng)域的串行通信協(xié)議，它使用低壓差分信號(LVDS)進行數(shù)據(jù)的傳輸和通信。CameraLink標準是在ChannelLink標準的基礎(chǔ)上多加了6對差分信號線，其中4對用于并行傳輸相機控制信號，另外2對用于相機和圖像采集卡之間的串行通信(本質(zhì)就是UART的兩根線)。
8 w( ?- [5 u0 {/ O. R$ W& B7 \' {- o) }
0 o9 P; Q3 p: _& SCameraLink標準的視頻傳輸模式分為三種：Base模式、Medium模式、Full模式。其中每個端口為8位數(shù)據(jù)，CameraLink標準的規(guī)定標準時鐘頻率最大為85MHz。5 d" T% p* w5 ^1 z; o- j) N2 A
& y0 U; m( b( ~
4 ]" B5 ]- R& U; X8 K3 L5 b
![]() ![]() ​% l; B5 v, @4 l+ K& [ W
9 N0 d3 @( k* F& Q/ O圖1
b5 }5 j, R9 e+ C! M! S1 [+ j# [ `3 [+ {* |& W) l* u
CameraLink + FPGA架構(gòu)視頻采集系統(tǒng)
0 ?! X- i4 t/ h& u; z# C& R, V3 m! _" n1 A; s8 w; j0 {" s
采用CameraLink + FPGA架構(gòu)的視頻采集與傳輸系統(tǒng)，既可實現(xiàn)符合CameraLink協(xié)議的數(shù)字相機，采集卡之間的通信與控制，同時實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、緩存、實時處理、輸出等。該架構(gòu)系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠，精度高，不易受干擾，具有較強的通用性、實用性和擴展性，靈活性也大大增強。CameraLink技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域。+ a. Y% |4 P p0 ?8 t. d; l
* v3 U4 a( [$ y p/ N, A" U+ d![]() ![]() ​
% }; s% }9 M" o, t: v* c6 w# E" O7 {4 B0 l- t
圖27 ^/ }0 E6 k' p6 ]
' w* b+ _! v. K0 l% n9 o
創(chuàng)龍科技(Tronlong)的Kintex-7、Zynq-7045/7100等FPGA板卡已實現(xiàn)CameraLink視頻采集與處理方案。本文將為您分享基于Kintex-7 FPGA評估板的CameraLink視頻開發(fā)案例。
( [( w, D: b1 g2 B# N0 O5 x: B+ b. c% _1 U6 Z) A7 B c
1 硬件平臺
: E4 V9 Q- ^" F2 ~- S本文基于創(chuàng)龍科技TLK7-EVM評估板進行演示。5 ^9 b/ D9 C5 B* d4 b" m
6 `3 x& l7 `2 o; uTLK7-EVM是一款基于Xilinx Kintex-7系列FPGA設(shè)計的高端評估板，由核心板和評估底板組成。核心板經(jīng)過專業(yè)的PCB layout和高低溫測試驗證，穩(wěn)定可靠，可滿足各種工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。
6 n# r- `. b4 T; W6 j* t評估板接口資源豐富，引出FMC、SFP+、PCIe、SATA、HDMI等接口，方便用戶快速進行產(chǎn)品方案評估與技術(shù)預(yù)研。/ g9 X8 k7 R& k% O
- ]% E; g* z/ j4 n5 {
![]() ![]() ​, e4 t1 ]- z& K
5 B5 w F: I% N0 P0 f2 u3 t# N
圖3 TLK7-EVM評估板0 A& Z' D7 S. E' {. e1 s
! d% a' j: Z0 P- p# N開發(fā)案例主要包括：
% b9 m! ?: l% hØ CameraLink、SDI、HDMI、PAL視頻輸入/輸出案例
7 C; M1 o+ `1 Q1 Y- wØ 高速AD(AD9613)采集+高速DA(AD9706)輸出案例
) E* V" m4 J& NØ AD9361軟件無線電案例% d! _7 a2 ?8 T5 i4 v) L; H
Ø UDP(10G)光口通信案例
+ N" C+ t- R- s/ Z1 [1 _Ø UDP(1G)光口通信案例
. B! x% t+ C& X; }) fØ Aurora光口通信案例
+ ]' V4 @( A# c1 b+ \Ø PCIe通信案例0 Q$ }. Z9 G, C/ U3 [% k" A
9 O" d3 ? K7 A; U4 V案例源碼、產(chǎn)品資料（用戶手冊、核心板硬件資料、產(chǎn)品規(guī)格書）可點site.tronlong.com/pfdownload獲取。
& h, \" j+ g7 }/ r/ `找廠家可申請TLK7-EVM評估板進行快速評估，免費哦！
! J4 k0 m/ L% f) q& u. K, B7 z4 d2 ?' D" {, T+ S5 ^
2 案例功能案例功能：評估板通過FMC視頻模塊TLCameraLinkF的CameraLink接口進行分辨率為1280x1024的視頻采集，并通過TLCameraLinkF模塊的HDMI接口將采集到的視頻進行輸出。- ]2 J+ f/ l- o/ N3 R
8 G% m; d8 r5 Q' _ g5 ?# i- [2 K. [9 D3 M% b. c& V* `' e
![]() ![]() ​
& ^- I5 Q- D: h
. `5 y6 v2 D3 }" D5 a9 Q, @圖6 程序功能框圖
' o+ P* {* o. z) }/ z7 m
: R, h' L6 c1 F4 o' \: ~+ c+ q: O6 z' A0 k* n+ h
3 案例演示) b- M+ S8 p- w$ I' q* V1 A
本案例支持三款CameraLink相機，具體說明如下。* Q7 U) g% `3 ]+ @4 R6 w2 b5 t
! \4 B# q# U& ^0 W+ K0 u+ t+ w
廠家
; i' B1 p6 u* Y- M- S | 相機型號; r8 d1 G0 n$ J; X( v8 o
| 支持模式 `% P% j8 B: w
| 相機性能3 B0 r2 u$ H, M9 m0 w
| Microview
/ W8 Z# ]9 f' P, l* v（北京微視）
! F+ T2 I+ U$ n1 y9 ^ | RS-A5241-CM107-S00" e4 j! @% D; R5 U( l* p$ _
（黑白CameraLink相機）1 C0 h; l M: ~& ^5 T
| Full. U6 p1 K" I: _/ G* s( _4 L
| 全幅面2560*2048下，幀率可達107fps. J. O! \: O. C- R/ _& O1 N3 E& v
| Base
, O3 {3 z( T0 M/ w! s | RS-A5241-CC107-S00; b' H5 u: n" K
（彩色CameraLink相機）
1 Y/ Y4 [- B o; V' U! ] | Full: E( s1 q4 S0 g; z1 T$ f
| 全幅面2560*2048下，幀率可達107fps9 h* F k. Q, @ n# H+ f
| Base
9 q; \8 i7 {9 k7 a5 z | MVC1381SAM-CL60-S00
8 z8 G+ q8 p s; s( s8 U3 B7 B（黑白CameraLink相機）# B6 c0 ~, v' R4 ?) t* i8 W) q2 ^( o
| Base5 y4 U! _% W# y7 u. d% H
| 全幅面1280*1024下，幀率可達60fps
% `* V+ z0 [' W |
& W7 K3 W9 V. w, G% k! Y
Full模式硬件連接方法
; t3 w; b! i& O; B# n
1 H/ B+ S/ T+ k: M! S: c+ B/ s: ^如采用Full模式，創(chuàng)龍科技的TLCameraLinkF模塊連接至評估板FMC2接口，評估板J1跳線帽選擇1.8V檔位，以配置FMC IO的BANK電壓為1.8V。
- U9 T3 R. H/ I. @
! ?+ V; y! s; q0 i! K. v將CameraLink相機的CL0通過數(shù)據(jù)線連接至TLCameraLinkF模塊的CameraLink1接口，將CameraLink相機的CL1通過數(shù)據(jù)線連接至TLCameraLinkF模塊的CameraLink2接口，將HDMI顯示屏通過數(shù)據(jù)線連接至TLCameraLinkF模塊的HDMI OUT接口。
* N/ |5 I" L" ?9 U0 i![]() ![]() ​" L' e5 W; v2 B+ r+ p. m
圖7
( [/ ]8 ?0 p0 B
1 w2 N) z1 ^) o+ M' m3 NBase模式硬件連接方法/ g; n0 B8 M: m2 d1 k4 h0 O
; g' k/ A9 @7 w, D; l
如采用Base模式，將創(chuàng)龍科技的TLCameraLinkF模塊連接至評估板FMC2接口，評估板J1跳線帽選擇1.8V檔位，以配置FMC IO的BANK電壓為1.8V。
7 G; s1 G% s4 Y7 t& s R# W
/ G7 f' s0 f7 x1 e' q7 z將CameraLink相機的CL0通過數(shù)據(jù)線連接至TLCameraLinkF模塊的CameraLink1接口，將HDMI顯示屏通過數(shù)據(jù)線連接至TLCameraLinkF模塊的HDMI OUT接口。% W# m% m2 L' N: F" F4 F
4 F7 Z7 ]2 q+ R, X+ N- j; M' `
![]() ![]() ​
, t" n: @2 E$ v q4 \% r圖8
% g! I( Z( v" L/ I% e7 D7 W9 c( ~0 e
) s6 \( H( a2 w1 s5 |: ?) W& u, i! _6 H/ n
下面對三款不同型號的CameraLink相機在Full/Base模式下的操作進行演示。
4 p* K w' H& T6 d1 S$ M0 B& n) w7 c
（1） 黑白CameraLink相機RS-A5241-CM107-S00，F(xiàn)ull模式
0 A' z: Y6 {' X/ ^6 V$ L3 n
4 U6 g9 |1 r+ _0 J& ~請運行Full模式程序，即可看到串口調(diào)試終端打印如下信息。請先輸入"1"選擇相機型號為RS-A5241-CM107-S00，再輸入"1"選擇為Full模式。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出黑白圖像。) X$ q8 _! m1 |" P& ^
![]() ![]() ​* c4 e: L1 i6 T3 l, H: z) h
圖9 ]4 _4 j! T$ q& l, n
![]() ![]() ​$ t, ^. e9 }. m8 l4 v
圖106 I. M5 c$ D* l' L
# L1 K6 a" x" M* A9 e1 j（2） 彩色CameraLink相機RS-A5241-CC107-S00，F(xiàn)ull模式
! h0 ~% p6 ?/ f! j8 x4 ^/ n$ `2 ^; H% U# j/ Z
請運行Full模式程序，即可看到串口調(diào)試終端打印如下信息。請先輸入"2"選擇相機型號為RS-A5241-CC107-S00，再輸入"1"選擇為Full模式。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出彩色圖像。. Z8 `1 S# L3 ~9 L$ U% Q4 N2 ~
![]() ![]() ​
" g5 e+ F3 ]: e圖11+ i! L/ Q y/ e
![]() ![]() ​
9 |7 T) e! t& z( h* U2 ?$ x 圖12
0 a( W) c$ Y& o" B3 a+ `+ |& X備注：由于彩色CameraLink相機RS-A5241-CC107-S00無白平衡功能，故圖像顏色偏綠。
& w% X' v* _. A7 X5 {) A: e& a7 K; ^! O1 G6 A' ^5 H
（3） 黑白CameraLink相機RS-A5241-CM107-S00，Base模式
( x) U) k. }- @# @4 T; W/ p4 u( z' y5 v0 W$ Z0 q' `: h; M
請運行Base模式程序，即可看到串口調(diào)試終端打印如下信息。請先輸入"1"選擇相機型號為RS-A5241-CM107-S00，再輸入"2"選擇為Base模式。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出黑白圖像。: P2 I" V' P' v3 u# k. i: z3 W
9 A2 B* U7 k5 Y7 B![]() ![]() ​
& q+ f: q |: w- _; P( U圖13
5 O6 [8 R% @' `/ h3 `; n% z: S![]() ![]() ​
* l" ]7 z! H# `/ V圖14
4 c ` Y' z3 `) `) Q) r3 E; }: r$ a! Q& T! Y
（4） CameraLink相機RS-A5241-CC107-S00，Base模式
* z" S! h! U0 A2 K6 S$ K5 w' [) |( p3 w- I
請運行Base模式程序，即可看到串口調(diào)試終端打印如下信息。請先輸入"2"選擇相機型號為RS-A5241-CC107-S00，再輸入"2"選擇為Base模式。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出彩色圖像。" ?7 V3 b( { R
![]() ![]() ​
# j% h; T: U; {7 `9 f 圖155 M" B. N* u9 z% C4 \/ E+ _
![]() ![]() ​. P) J$ E% H; f' l0 `
圖16/ {9 H/ S# ?6 B- Q6 i+ s1 T/ f
( R. j+ c: `/ ~( M( R- e. ]$ ~備注：由于彩色CameraLink相機RS-A5241-CC107-S00無白平衡功能，故圖像顏色偏綠。
& o7 }# S' b; _9 _' r
/ a1 C( ^9 {' h- U$ H
; C1 ?" @4 {! C: X6 `（5） 黑白CameraLink相機MVC1381SAM-CL60-S00，Base模式8 `! J+ H' N/ |1 H
% O6 M8 J: g1 J# {& d請運行Base模式程序，即可看到串口調(diào)試終端打印如下信息。請輸入"3"選擇相機型號為MVC1381SAM-CL60-S00。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出黑白圖像。9 I% o7 @5 E3 r, c. K3 V' L+ N
![]() ![]() ​
, P" G8 h! ~$ a& k2 d圖17
0 t p$ d3 M/ N2 ?% _![]() ![]() ​
4 d$ [) Q1 {/ \8 Y1 p2 K圖18% K* ]3 f2 o; c/ {; B
8 C0 V! o) G/ [; N- A
* D/ B0 C+ r, { c; o3 u6 Q4 關(guān)鍵代碼(MicroBlaze)
4 q9 w9 ^* h$ ~- U; cMicroBlaze裸機源碼為"sw\baremetal_demo\project\cameralink_display\src\"，關(guān)鍵代碼說明如下。& {- V3 Y9 Z0 M5 j' \
% Z6 R, M+ D: S' \5 Z# x
（1） main函數(shù)。
. G5 q% Y, y4 k h3 f1 I3 W& q1 |+ L- l. e4 ?, F o/ i
![]() ![]() ​, w& i4 C' f& p! }" R
" q$ r7 a% [/ i& A d P# X5 }
圖19
( M' E: h7 O9 I1 p![]() ![]() ​7 z0 J: k% D, h* O
! Y0 g3 L) }6 O" q) Y1 ]圖20& s. L4 n0 m( L4 l3 R; w: g
) x. T7 ]* Q. j/ A. _5 O
0 F' s, o3 \8 C5 a# {- [/ {![]() ![]() ​0 M9 x3 h. t) y6 s' l
$ q# }" a. G4 p
圖21
7 l$ t! t% \! R d5 B, V' r! ^
0 b6 c6 r6 e; z7 O' q& X（2） 初始化VDMA，將采集到的視頻數(shù)據(jù)緩存至DDR，再進行HDMI視頻輸出。5 G# W( q) u. j
% k8 `; U8 m, P
. |9 m; d7 ]- E. H- A6 T3 q![]() ![]() ​
) m- z/ E/ L$ R( h6 P
; k# H$ r; _) Y6 U! \3 g圖22
8 z6 M6 s' h# a: f4 A& V8 N/ x& F) Y) z8 o, ]0 E1 ^0 L) s
（3） 初始化Sil9022A。2 o% [/ j3 |4 d) W/ e( Y% M
+ m l; Z& m* n- }1 h* {* J& h6 d
3 P, n; D N! x, ]4 Q+ r1 b, d![]() ![]() ​
; _- l* V G: \9 ^" [6 j a6 Z4 y: N7 W1 \4 F- H5 d
圖23
1 E5 |: b0 B( }* X! u7 |( Z& J2 W
2 p/ `+ Z- q6 y1 \0 M7 z' F q5 |（4） 初始化AXIS Switch IP核。+ z4 a& x$ p( `
5 {4 A4 I6 L6 l- Q+ F. L/ r![]() ![]() ​
! |: G3 a. U3 |$ S, H 圖24( l+ k3 v4 f- E+ ~' ^: F G1 O: K; d
7 a6 z# o: l L
: G( L/ f1 R9 [ {' O初始化Sensor Demosaic IP核，以將彩色CameraLink相機的Bayer格式視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RGB格式。
) [' F f' @2 h* h9 n8 p- Q5 s& a7 {# N
% q: U& K0 Y! x8 [/ {
![]() ![]() ​
6 Z" Z9 S T4 G5 D! y. P- H. ~" p1 _- R: ?' W0 f# d9 C
圖25
6 o! h: K: x3 M5 y Q) o; ] l
0 u l/ U* F7 G4 X6 S" z（5） 初始化Video Mixer IP核。
9 c! E) m1 j0 D% Y0 {9 W( F/ r9 ~: S3 G/ [$ ^- J% {
![]() ![]() ​; x# u% \6 q2 U( E/ k# j8 Z& ~
圖263 l# j2 ?) P) G8 O' Q# S
* o4 B2 M+ \9 [! k7 P
6 q+ y2 P5 H: L' ]3 S4 w備注：關(guān)于Vivado工程說明及模塊/IP配置詳細內(nèi)容，可下載產(chǎn)品資料進行查看。
- B" X& L9 i5 Q" [( Q) T0 m' `. r- w2 h0 J
) G7 y8 N& W8 f1 P5 U, z0 J
6 更多推薦7 D4 P0 S* Q+ h9 R
新品推薦：TL6678ZH-EVM評估板（TI TMS320C6678 + Xilinx Zynq-7045/7100）! W( O1 w0 C0 T& l; _' p6 u/ ]' ]5 m
, v d0 v' J+ e' @' `) F![]() ![]() ​
& s2 G& @$ |" y8 ~. H8 S& Y/ i D# \0 P, p' X
|
|
電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺
/1 
窺視卡
置頂卡
變色卡
