|
|
. y* _8 u6 Z7 a2 } }+ A3 k0 [& f
前言
' m7 l! d, V1 J4 p @2 S% `CameraLink協(xié)議
# e: l/ K1 I& U$ i6 }0 B0 v( N }, q5 S
CameraLink協(xié)議是一種專門針對機(jī)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(hào)(LVDS)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和通信。CameraLink標(biāo)準(zhǔn)是在ChannelLink標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上多加了6對差分信號(hào)線，其中4對用于并行傳輸相機(jī)控制信號(hào)，另外2對用于相機(jī)和圖像采集卡之間的串行通信(本質(zhì)就是UART的兩根線)。% A N# s& ?0 z* v: O
9 P7 R9 w+ k) A* r8 s& HCameraLink標(biāo)準(zhǔn)的視頻傳輸模式分為三種：Base模式、Medium模式、Full模式。其中每個(gè)端口為8位數(shù)據(jù)，CameraLink標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率最大為85MHz。6 E* ~6 ^& p$ a. I4 G9 t! [- M
3 Y- X0 f, p1 M0 x- f$ m# z4 S2 v; A
: ^8 D+ I* C3 d9 N7 @
![]() ![]() ​
( }$ k. P- ?. \) b' Z
0 C. p9 p# ?& ~* f8 X% O! | {1 t* A圖1
. g! d' i4 q# `) x. X- K0 b9 R. l8 |! b' G1 v" U( S
CameraLink + FPGA架構(gòu)視頻采集系統(tǒng)
; k6 U6 c. N* K) F3 \- y* t
, s- |5 v- ?3 @1 k采用CameraLink + FPGA架構(gòu)的視頻采集與傳輸系統(tǒng)，既可實(shí)現(xiàn)符合CameraLink協(xié)議的數(shù)字相機(jī)，采集卡之間的通信與控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、緩存、實(shí)時(shí)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(qiáng)的通用性、實(shí)用性和擴(kuò)展性，靈活性也大大增強(qiáng)。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。% q3 u. X3 K- h! U7 c
0 t4 {: k+ m O ]. |4 w
![]() ![]() ​
8 o' k& ^$ z, y. F! N; e
$ ]! M2 N4 X& }. f3 k圖2
& S9 {7 _2 m( s% k9 d. h' D7 D
- U( f1 R* o# b2 N7 Q6 u9 \創(chuàng)龍科技(Tronlong)的Kintex-7、Zynq-7045/7100等FPGA板卡已實(shí)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(píng)估板的CameraLink視頻開發(fā)案例。7 n" P7 ?2 F2 ^/ m& L
8 ]% G$ I0 |3 D, q1 Y
1 硬件平臺(tái)4 J" {' m3 J6 u4 ?5 f4 Y
本文基于創(chuàng)龍科技TLK7-EVM評(píng)估板進(jìn)行演示。
7 v' H* Z- M8 W1 \, ]: B. P! C# D/ Q" S" N8 y* c) g0 L6 \
TLK7-EVM是一款基于Xilinx Kintex-7系列FPGA設(shè)計(jì)的高端評(píng)估板，由核心板和評(píng)估底板組成。核心板經(jīng)過專業(yè)的PCB layout和高低溫測試驗(yàn)證，穩(wěn)定可靠，可滿足各種工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。! y! {) w" h% z0 u/ g7 `
評(píng)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(jìn)行產(chǎn)品方案評(píng)估與技術(shù)預(yù)研。, I5 s/ {; L0 H" P1 z
4 g) t" N" ?& {% a, ^![]() ![]() ​8 P) D2 }1 N! u0 C" K! R' @
5 K% j/ k' F. s' w7 ^
圖3 TLK7-EVM評(píng)估板0 E3 ^) m- Q2 h
( l4 s& ]( A9 g$ F. M! ~- c開發(fā)案例主要包括：. g# J# _# E0 p; G. r" M
Ø CameraLink、SDI、HDMI、PAL視頻輸入/輸出案例
% ?3 `, }+ l3 F3 u+ a" BØ 高速AD(AD9613)采集+高速DA(AD9706)輸出案例
1 Y- g; k ~ l- t! M3 M# ~. DØ AD9361軟件無線電案例
* z+ m7 r6 J8 A" c: ?Ø UDP(10G)光口通信案例& J, ?* `- l$ o y
Ø UDP(1G)光口通信案例
% G( U$ u" N5 w0 l: F1 d& l* _, jØ Aurora光口通信案例
% u/ a! b& C% B. K/ e7 D+ eØ PCIe通信案例0 X+ a! n' h9 O$ t5 \
; X) p/ a: W1 N* `# s1 |* N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(diǎn)site.tronlong.com/pfdownload獲取。
) K) f9 U3 O" _& b. y# l) q找廠家可申請TLK7-EVM評(píng)估板進(jìn)行快速評(píng)估，免費(fèi)哦！
F+ `6 X. |/ g3 N( d) u' o9 C6 |4 p
2 案例功能案例功能：評(píng)估板通過FMC視頻模塊TLCameraLinkF的CameraLink接口進(jìn)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(jìn)行輸出。
8 p% v9 h' E& V+ ^1 |: s
3 G H+ I) I/ W! m& h$ {% P' c# z% ]. S
![]() ![]() ​$ q- {9 i0 k2 p6 c9 L4 S
, p! M& o2 c2 @7 a" Y+ ]- z
圖6 程序功能框圖
" `+ N6 z) v/ P; s2 d
& F' S6 k8 `; q" D* k a( C" q
7 y- C% y I! a }2 G3 案例演示& |& d/ ?# v3 q% T
本案例支持三款CameraLink相機(jī)，具體說明如下。
" e$ J! U1 w4 Y7 v1 l9 i
6 p: o2 w) O" p& O" M廠家$ D: r: t3 z' V; f/ |1 N) e& u# V
| 相機(jī)型號(hào)! ?- m8 B- n0 `8 [$ g. k! N" I
| 支持模式2 f+ X" [ {- `, j$ M) s( u& _# N, c
| 相機(jī)性能
- V% _5 x9 ?0 h' q | Microview! h9 O5 N( k$ Z/ T+ {% u; [
（北京微視）" Z! ~* o7 N2 S7 X- e8 L' f; K
| RS-A5241-CM107-S00' f& X' A* m. K5 q5 r
（黑白CameraLink相機(jī)）
; i; M" T/ Q" Z | Full# F1 U( z/ X$ n3 R; T3 Y
| 全幅面2560*2048下，幀率可達(dá)107fps
6 {$ r8 `' Z& Q5 U4 i6 B' F7 O7 z& K | Base
2 K# e2 w3 k1 m2 z | RS-A5241-CC107-S00$ H7 c1 z5 @# F. t R8 h
（彩色CameraLink相機(jī)）
9 ^+ G" I- O- y# \: W% e% j | Full1 u8 ~! R' y6 T; R% }. T6 [
| 全幅面2560*2048下，幀率可達(dá)107fps! X; G% k0 z5 S. V
| Base
/ l8 E( U% ^2 N% J4 _ | MVC1381SAM-CL60-S006 T; a7 W! t L$ r
（黑白CameraLink相機(jī)）
' S# N: e) [. D1 V4 x | Base; J2 x6 q0 N5 E) d0 e' M0 M
| 全幅面1280*1024下，幀率可達(dá)60fps7 n! S7 ]: n7 ~1 a
|
. t% J9 E- L; `1 b' P; s( jFull模式硬件連接方法
0 X. q7 d: J/ m# T+ q: p J0 G
! R) C. f5 ~" ?1 e如采用Full模式，創(chuàng)龍科技的TLCameraLinkF模塊連接至評(píng)估板FMC2接口，評(píng)估板J1跳線帽選擇1.8V檔位，以配置FMC IO的BANK電壓為1.8V。, R1 S8 C( W Y/ I8 F9 E. P$ ^3 h
) e- r: \! Z/ c, W0 Z
將CameraLink相機(jī)的CL0通過數(shù)據(jù)線連接至TLCameraLinkF模塊的CameraLink1接口，將CameraLink相機(jī)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。3 E6 A/ [: [/ b; R0 r8 U) L+ W
![]() ![]() ​8 h! a! f& N% _- V
圖7
3 z- V6 d. m% a4 ^3 F0 f% l
! N" R4 L- I2 m( sBase模式硬件連接方法7 r, x& l1 B) i$ M9 ^0 `. e
1 O) a Y: D/ `( c' j
如采用Base模式，將創(chuàng)龍科技的TLCameraLinkF模塊連接至評(píng)估板FMC2接口，評(píng)估板J1跳線帽選擇1.8V檔位，以配置FMC IO的BANK電壓為1.8V。
0 ]3 f; D+ C3 ^9 n$ X% n" N# T4 Q7 x
將CameraLink相機(jī)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。
& k5 a0 h" V( b& m- \! f% n
! Q" k$ P* } C![]() ![]() ​
- a/ l3 l. @ a/ F9 j圖8
2 q, t* ?7 O; s; h9 A4 ^; v r/ |' e6 [" P9 Q9 a- ~ {; \
) P' S0 t, r+ {* H' Z& ^下面對三款不同型號(hào)的CameraLink相機(jī)在Full/Base模式下的操作進(jìn)行演示。: E, U1 Y5 q9 n. [4 L( j- W
) T; ]5 p, x8 J* k' ?4 \
（1） 黑白CameraLink相機(jī)RS-A5241-CM107-S00，F(xiàn)ull模式
, G& r/ G4 A# W: b3 p5 E
8 P1 o( U+ ?: W; e, |請運(yùn)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(jī)型號(hào)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。3 i3 R# C7 z0 E- o! o- k
![]() ![]() ​4 U0 z" h: R# L. \: F1 C
圖97 \/ X8 P }" i# G
![]() ![]() ​
0 v4 ^! J. [7 d5 v, ]圖10
$ h5 G3 e5 G+ J" n9 F4 p! {: P9 Y; ?2 x1 q8 Y7 X7 w$ z1 x; P
（2） 彩色CameraLink相機(jī)RS-A5241-CC107-S00，F(xiàn)ull模式
1 t9 d3 f, B2 l+ _+ X
/ t8 ^) G0 D, N% i% |# B2 T請運(yùn)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(jī)型號(hào)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。 ?+ `) A* R3 V' M: I q
![]() ![]() ​9 V# u7 e: \0 m
圖11- D+ P/ p4 d# z r
![]() ![]() ​
1 E5 y7 X; a/ m, \+ f+ `$ e$ ~% s 圖127 t3 K" P( ?! k
備注：由于彩色CameraLink相機(jī)RS-A5241-CC107-S00無白平衡功能，故圖像顏色偏綠。) j( W$ `. e4 ^' a! T* c7 p
: s7 O4 }: N/ i( v! F+ c! D（3） 黑白CameraLink相機(jī)RS-A5241-CM107-S00，Base模式 u5 d' B; V! O- r4 l9 a- C& s
( I; @& j* G' F
請運(yùn)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(jī)型號(hào)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。2 N: p" r% U* I/ G7 N" b
1 {( o" Z* I' O6 L$ l! i- q/ S![]() ![]() ​4 Y' S9 J+ L3 I) F4 Q" R g
圖136 a) F5 ~+ ?1 H# D
![]() ![]() ​
, O3 d: e+ V2 R, a) g3 r% l1 F圖14% { x2 V$ `0 O% T5 v
( z9 {7 p: Z* G: Z7 h R, f（4） CameraLink相機(jī)RS-A5241-CC107-S00，Base模式
* [9 ~: r- V+ b7 F/ @- R& Z( ]0 x2 u# K. ~
請運(yùn)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(jī)型號(hào)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 H# l1 p5 n, T1 |. O" z" h
![]() ![]() ​4 A5 M7 t, K8 [7 |1 E C
圖15! L; X) i# o, |$ {+ x2 P8 p/ o
![]() ![]() ​
& ?$ K& _. m, D' S圖16
" z- P! P: p% k
, j3 q# n3 X: `" I0 T備注：由于彩色CameraLink相機(jī)RS-A5241-CC107-S00無白平衡功能，故圖像顏色偏綠。7 P8 | A0 \. E: q( b4 L
2 V; b3 |$ M, s& J8 K' K
& Q* `9 s8 T. R$ K. g（5） 黑白CameraLink相機(jī)MVC1381SAM-CL60-S00，Base模式$ A4 j; _) O/ y" w# l8 S( a
' \ q3 o/ V, P# j請運(yùn)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(jī)型號(hào)為MVC1381SAM-CL60-S00。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出黑白圖像。
+ h: g9 Z0 w, ~+ y/ |' `7 E![]() ![]() ​1 W; Z" _+ Y0 j+ g: S; f/ M) J
圖17
& V5 t0 d8 @+ [8 m4 C! D![]() ![]() ​
% N" ^! T5 S1 K1 [5 P1 c圖18+ [% C! l! C% U
, w$ A& Z- L/ g4 w& ~, y- C6 j9 c+ A: V4 g4 j @) @- W3 q* L
4 關(guān)鍵代碼(MicroBlaze)5 \, s) B* Z" p5 ?
MicroBlaze裸機(jī)源碼為"sw\baremetal_demo\project\cameralink_display\src\"，關(guān)鍵代碼說明如下。7 K9 Q' u7 a4 R1 L: o
& e M2 m0 N/ r: M) T# B+ r
（1） main函數(shù)。* j3 l) X2 V& t3 P1 Y4 Y$ ]
* y) {. ^; C2 z: ^, U% u! F) c
![]() ![]() ​
( {- `4 Y5 o$ W" M( v' J# I& a
! l4 z' _. B8 J5 H+ f圖19+ {# s* g2 m% @% T- G j/ c
![]() ![]() ​! W) B {3 v U: [. T
: {+ m, N1 }: J5 [+ F0 Y3 A
圖20
+ K5 s) Q: `0 t7 R
]! @7 R+ o3 O
; H$ P* }0 \% X' A![]() ![]() ​
! b8 s, }) V+ Z! O/ i& u8 V% s% ~6 W5 I+ X% n
圖21
2 y6 I; G% D7 k1 e9 {: w3 R5 ~. B7 w: Y8 W: Q; j- J
（2） 初始化VDMA，將采集到的視頻數(shù)據(jù)緩存至DDR，再進(jìn)行HDMI視頻輸出。
[& P; R) }! A; P
+ O5 B, _( L, G. ~& d7 v
9 i8 Y! B7 |7 E. u* }![]() ![]() ​
! }; n# _; v1 o& {
* E' N2 L3 H2 T& ?圖228 a; U6 \; D1 j* ]
0 @7 T- Z) z5 F8 @# l
（3） 初始化Sil9022A。
5 R G8 l: r, T+ p$ Q
/ {, |6 F1 H2 u( H( j
% f/ F' E7 l% i/ w: s![]() ![]() ​) E2 T3 p: t4 F" D0 q$ i
; {6 y# F, p2 X0 U- ?* E) N* U3 z
圖23
' a. c* O* E" j2 o) O; C2 E& K- n( q# `) S5 n
（4） 初始化AXIS Switch IP核。- y# u) i2 N% }1 V# ^7 h
1 Y# l5 d- i2 x
![]() ![]() ​/ I( R7 G. ?; f" v! p; q4 ?
圖24
! w5 m3 [ \) w6 ?+ \% [/ ^
4 L/ p2 H+ _# z9 J" u% e; h" Q( y! p9 y' }6 N% r
初始化Sensor Demosaic IP核，以將彩色CameraLink相機(jī)的Bayer格式視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RGB格式。
4 s' E! h) p6 a5 L5 \0 x9 h
7 P" O) V" _: J
/ z2 ?7 M' e. f* g3 G![]() ![]() ​
" W' S/ J) B% d" D% d
s2 y) Z) b6 c: f8 m! D% A9 H圖258 \% c: p1 M3 B6 [
/ I8 ?5 Q5 d) G- \7 {1 T（5） 初始化Video Mixer IP核。
7 ?* q# p2 ]( v. |. {! q
" Q* X" t S+ ?# U# k![]() ![]() ​* I% o/ g& {3 S' V# n. ~: R' |
圖264 i u2 [2 V; E5 d
8 J8 |0 E2 J7 E
0 g$ @/ h5 i4 \9 k: Y5 ~
備注：關(guān)于Vivado工程說明及模塊/IP配置詳細(xì)內(nèi)容，可下載產(chǎn)品資料進(jìn)行查看。
6 [$ E! G+ k! H- c
~6 V1 {0 u5 m# F6 V& }5 @* l6 c# w( \5 e0 P( \4 a
6 更多推薦
) ~7 W( t! U" [! {# {2 M新品推薦：TL6678ZH-EVM評(píng)估板（TI TMS320C6678 + Xilinx Zynq-7045/7100）6 y% F( f$ t+ v* d/ y4 b6 Z; d8 _
* T& \; Z1 D3 [7 G5 j4 v$ {, q![]() ![]() ​
9 {% h0 T" ^5 W2 o( S
' y' |1 `5 C. F6 ?3 Z4 t f0 k |
|
電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺(tái)
窺視卡
置頂卡
變色卡
