CN105208314A - 一种多功能的高速相机信号转换接收平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能的高速相机信号转换接收平台，包含上位机软件、CameraLink收发模块、光纤收发模块、网络收发模块、扩展接口、大容量DDR3存储器、可编程逻辑阵列(FPGA)，其特征在于：通过以太网修改FPGA内设寄存器的值，可使该信号转换平台工作在信号转换卡、模拟图像发生器、网络采集卡这三种模式，其中信号转换卡和网络采集卡这两种模式可同时工作。本发明在不增加硬件成本的基础上，将信号处理领域需要的多种功能集成在一块处理平台上，可以有效节省硬件资源和空间资源，增加器件的复用性。

Description

一种多功能的高速相机信号转换接收平台
技术领域
本发明涉及高速相机的图形和图像采集传输处理领域，尤其涉及一种多功能的高速相机信号转换接收平台。
背景技术
随着图像传感技术的不断发展，工业和相机市场的也繁荣起来，高速相机市场也越来越成熟，所以高速图像采集卡产品也日益丰富，市场上也逐渐形成了规范的相机接口标准。CameraLink是一种高速图像数据传输协议，是由NI、摄像设备供应商以及一些图像采集公司在本世纪初联合提出的一种机器视觉应用的通讯接口技术标准。使用该协议可以简化图像采集接口，使得相机与数据采集卡之间的连接更加便捷。CameraLink标准接口因其具有模式灵活和高带宽的特点得到了广泛应用。但是CameraLink在传输距离上存在限制，而光纤传输又具有传输速度快，传输距离长的优点，所以使用过程中常将CameraLink转换为光纤信号进行传输。
一般意义上的相机采集卡，相机信号转接卡，功能单一，只具备图像采集或者只具备信号转换的功能。耗费空间资源和硬件资源，日常使用和携带过程中有诸多不便。
发明内容
本发明的目的在于解决上述提出的问题，本发明公开了一种多功能的高速相机信号转换接收平台。
本发明采用的技术方案为：一种多功能的高速相机信号转换接收平台，包含上位机软件、CameraLink收发模块、光纤收发模块、网络收发模块、扩展接口、大容量DDR3存储器、可编程逻辑阵列(FPGA)，通过以太网修改FPGA内设寄存器的值，可使该信号转换平台工作在信号转换卡、模拟图像发生器、网络采集卡这三种模式，其中信号转换卡和网络采集卡这两种模式可同时工作。
其中，结合软件硬件实现，在同一硬件基础上实现了CameraLink、光纤、网络接口的信号采集功能，实现了CameraLink光纤信号的相互转换功能，实现了相机信号的模拟、相机参数设置功能。
其中，硬件电路包含：硬件电路需具有CameraLink接口、光纤接口、千兆网接口、串口、大容量存储器DDR3，所述接口和器件连接到FPGA，所述FPGA包括FPGA芯片和FPGA外围电路。
其中，所述上位机软件部分，其功能包括：(1)用于转接卡工作模式切换，具体为相机信号模拟、图像信号采集、CameraLink光纤信号转换；(2)用于相机参数设置，具体为曝光时间、帧频、靶面大小设置；(3)用于显示采集图像；(4)用于产生模拟相机图像数据并发送。
其中，所述的信号采集功能，通过硬件描述语言VHDL/VerilogHDL使FPGA芯片通过CameraLink芯片接收相机信号，通过硬件描述语言VHDL/VerilogHDL使FPGA芯片通过光纤收发芯片采集相机信号。
其中，所述的信号转换功能，通过硬件描述语言VHDL/VerilogHDL使FPGA芯片实现CameraLink与光纤信号的转换。
其中，所述的相机模拟功能，从网络或光纤接收模拟图像，利用模拟时序发生器将接收到的图像按照需模拟相机的时序和靶面大小，通过光纤发送动态模拟图像，以供后续的信号处理系统或图像采集系统调试，相机时序和靶面可通过网络进行设置。
其中，所述的网络采用UDP协议或者指令，通过硬件描述语言VHDL/VerilogHDL使用FPGA芯片完成协议头的解析和关键字的匹配。
本发明的原理在于：
本发明包含上位机软件和相机信号转换接收模块，将CameraLink和光纤接口的相互转换功能，相机信号的模拟功能，CameraLink接口、网络接口、光纤接口的相机信号采集功能，集成在同一平台。该模块主要包括CameraLink收发芯片、光纤收发芯片、千兆网收发芯片、DDR3存储器，FPGA包括FPGA外围电路。所述的多功能的高速相机信号转换平台主要通过以太网修改FPGA内设寄存器的值，可使该信号转换平台工作在信号转换卡、模拟图像发生器、网络采集卡这三种模式，其中信号转换卡和网络采集卡这两种模式可同时工作。
所述上位机软件部分其主要功能包括：(1)转接卡工作模式切换，如相机信号模拟、图像信号采集、CameraLink光纤信号转换。(2)相机参数设置，如曝光时间、帧频、靶面大小设置。(3)显示采集图像。(4)产生模拟相机图像数据并发送。所述的相机模拟功能主要从网络或光纤接收模拟图像，利用模拟时序发生器将接收到的图像按照需模拟相机的时序和靶面大小，通过光纤发送动态模拟图像，以供后续的信号处理系统或图像采集系统调试。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)、本发明在不增加硬件成本的基础上，将信号处理领域需要的多种功能集成在一块处理平台上，可以有效节省硬件资源和空间资源，增加器件的复用性。
(2)、本发明结构紧凑，思路清晰，完成了信号接收、信号转换、信号发送、信号模拟等功能，适用范围广。
附图说明
图1为本发明一种多功能的高速相机信号转换接收平台总体框图示意图；
图2为本发明硬件部分及FPGA内部模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明进一步说明。
图1为本发明的总体框图示意图，如图1所示，本发明主要通过网络接口对多功能转接卡进行功能选择和功能切换，同样的上位机软件通过网络接口接收信息，显示图像和该发明的工作状态。上位机产生相机模拟数据，通过网络或者光纤送给板卡以便后续的信号处理系统或图像采集系统进行调试。CameraLink收发芯片和光纤收发芯片主要负责采集高速相机图像数据或者将处理好的数据发送出去。而CameraLink信号和光纤信号的相互转换是通过FPGA芯片完成的。
图2为本发明硬件部分及FPGA内部模块示意图，如图2所示，在FPGA内部CameraLink收发模块。光纤收发模块、网络收发单元均与其对应的硬件接口相连。图像时序转换单元将CameraLink相机信号转换后一方面送到网络收发单元，通过千兆网与上位机其他处理平台交互；另一方面也可以送到光纤模块，通过光纤信号发给其他处理单元。可见我们可以根据不同的要求将CameraLink相机信号在转换后通过不同的方式发送出去。而网络收发单元接收到来自上位机的模拟时序后，送到DDR3单元，然后由光纤单元在丛中读取所需信息。
根据以上设计可以看出本发明综合了传统的高速相机信号采集卡，相机信号接收卡，高速相机控制软件、相机时序模拟器等功能，并在此基础上实现了功能间的相互交互，对于提高相机工作效率有很大帮助。

Claims (8)

1.一种多功能的高速相机信号转换接收平台，包含上位机软件、CameraLink收发模块、光纤收发模块、网络收发模块、扩展接口、大容量DDR3存储器、可编程逻辑阵列(FPGA)，其特征在于：通过以太网修改FPGA内设寄存器的值，可使该信号转换平台工作在信号转换卡、模拟图像发生器、网络采集卡这三种模式，其中信号转换卡和网络采集卡这两种模式可同时工作。
2.根据权利要求1所述的一种多功能的高速相机信号转换接收平台，其特征在于：结合软件硬件实现，在同一硬件基础上实现了CameraLink、光纤、网络接口的信号采集功能，实现了CameraLink光纤信号的相互转换功能，实现了相机信号的模拟、相机参数设置功能。
3.根据权利要求2所述的一种多功能的高速相机信号转换接收平台，其特征在于：硬件电路包含：硬件电路需具有CameraLink接口、光纤接口、千兆网接口、串口、大容量存储器DDR3，所述接口和器件连接到FPGA，所述FPGA包括FPGA芯片和FPGA外围电路。
4.根据权利要求1所述的一种多功能的高速相机信号转换接收平台，其特征在于：所述上位机软件部分，其功能包括：(1)用于转接卡工作模式切换，具体为相机信号模拟、图像信号采集、CameraLink光纤信号转换；(2)用于相机参数设置，具体为曝光时间、帧频、靶面大小设置；(3)用于显示采集图像；(4)用于产生模拟相机图像数据并发送。
5.根据权利要求2所述的一种多功能的高速相机信号转换接收平台，其特征在于：所述的信号采集功能，通过硬件描述语言VHDL/VerilogHDL使FPGA芯片通过CameraLink芯片接收相机信号，通过硬件描述语言VHDL/VerilogHDL使FPGA芯片通过光纤收发芯片采集相机信号。
6.根据权利要求2所述的一种多功能的高速相机信号转换接收平台，其特征在于：所述的信号转换功能，通过硬件描述语言VHDL/VerilogHDL使FPGA芯片实现CameraLink与光纤信号的转换。
7.根据权利要求2所述的一种多功能的高速相机信号转换接收平台，其特征在于：所述的相机模拟功能，从网络或光纤接收模拟图像，利用模拟时序发生器将接收到的图像按照需模拟相机的时序和靶面大小，通过光纤发送动态模拟图像，以供后续的信号处理系统或图像采集系统调试，相机时序和靶面可通过网络进行设置。
8.根据权利要求2、3或6所述的一种多功能的高速相机信号转换接收平台，其特征在于：所述的网络采用UDP协议或者指令，通过硬件描述语言VHDL/VerilogHDL使用FPGA芯片完成协议头的解析和关键字的匹配。
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