1、工业相机接口及远距离传输解决方案 大 恒图像 张 勇 工业摄像机常用接口类型 接口类型 带宽 距离 特点 USB 2.0 40MB 5m 易用，成本低，无标准协议， CPU占用高 USB 3.0 400MB 5m 有标准协议 1394a/1394b 40MB/80MB 10m 成本低， CPU占用低，适用于多相机场合，标准 DCAM协议 GigE 10GigE 100MB 100m 传输距离远，线缆价格低， 标准 GigE Vision协议 CameraLink CameraLink HS 680MB 10m 抗干扰，传输带宽高，标准CameraLink协议，配件成本高，传输距离近 CoaXP
2、ress 800MB 130m 传输距离远 ，成本低 USB IEEE 1394 CameraLink GigE 工业摄像机主要接口类型 标准 发布日期 传输速率 应用 Usb1.0 1996年 1.5Mbps NO Usb1.1 1998年 12Mbps Usb鼠标、键盘、家用扫描仪、一些网络摄像机等 Usb2.0 2000年 40MB USB 2.0工业数字相机 Usb3.0 正式规范2013年发布 400MB USB 3.0工业数字相机 USB接口 支持热揑拔 使用便捷 相机可通过 USB线缆 供电 USB接口 特点 等时 (isochronous)传输方式。提供了确定的带宽和间隔时间，
3、在传送数据发生错误时， USB并丌处理这些错误，而是继续传送新的数据； 中断 (interrupt)传输方式。传输数据量小，以达到实时效果； 控制 (control)传输方式。双向传输，数据量也比较小； 批 (bulk)传输方式。该方式用来传输要求正确无误的数据； 在这 4种数据传输方式中，除等时传输方式外，其他 3种方式在数据传输发生错误时，都会试图重新发送数据以保证其准确性。 USB接口传输方式 没有标准协议 主从 (Master-salve)结构 ， CPU占用率高 带宽没有保证 USB接口的局限性 USB线缆 标准 发布日期 传输速率 特点及应用 1394a IEEE 1394 - 1
4、995 IEEE 1394 - 2000 40MB 主要应用于视频传输领域； 单根线缆最长可达到 17.5m，加中继可达 70m，有标准DCAM协议 , CPU占用低 1394b IEEE 1394 -2002 80MB 1394c IEEE 1394 -2006 IEEE 1394 -2008 400MB 目前无相机产品 1394接口 支持热揑拔 点对点的通讯方式 支持 DMA， 丌占 CPU 有保证的带宽 ， 确保万无一失的数据传输 可通过 1394总线供电 1394接口特点 1394总线特征 1394总线的 “心跳” 周期是 125 s (8 kHz)； 包长： 1394总线 每 125
5、 s 发送 的同步数据包尺寸 。 1394总线特征 1394总线特征 规范 定义 了 未经压缩的视频数据在 1394总线中的传输方式。 在摄像机寄存器层定义了大量的地址。 定义了多种固定的视频格式和外部信号的动作。 允许摄像机生产商自行定义摄像机的“高级特 性 ” DCAM/IIDC规范 1394线缆 是由 AIA协会推出的数字图像信号通讯接口协议，是一种串行通讯协议 ； 采用 LVDS接口标准，该标准速度快、抗干扰能力强、功耗低； 是在 NSM（ National Semiconductor 美国国家半导体制造商）的接口协议 Channel Link基础上发展而来的 ； 协议使用 MDR-2
6、6针连接器。 CameraLink接口 Channel Link Cameralink使用 28位 Channel Link芯片 4个数据流、 1个时钟信号 ， 通过 5组 LVDS线对传输 传输 24位图像数据和 位同步视频信号，包括： Frame Valid、 Line Valid 、 Data Valid、 Spare Channel Link Base Configuration Medium Configuration Full Configuration CameraLink架构 Base Configuration 数据量 2.04 Gbit/s (255 MB/s) Chann
7、el Link芯片数 :1 ； 线缆数量： 1 5个 LVDS线对传输串行视频数据（ 24bits数据及 位视频同步信号， 分别是： FVAL(帧有效 )、 LVAL（行 有效 ）、 DVAL（数据 有效 ）、 Spare（保留）一组同步信号 传送 4个 LVDS线对 控制信号（ cc1 cc4） 2个 LVDS线对 串口信号不相机通讯 CameraLink架构 Medium Configuration 数据量 4.08 Gbit/s (510 MB/s) Channel Link芯片数： 2 ； 线缆数量： 2 在 Base的基础上提供了额外的 24bits数据通道 ，用于传递图像数据， 达
8、到 48bits CameraLink架构 Full Configuration 数据量 5.44Gbit/s (680 MB/s) Channel Link芯片数： 3 ； 线缆数量： 2 在 Medium基础上提供额外的 16bit数据带宽 ， 达到 64bits CameraLink架构 CameraLink线缆 线缆紧凑简单（用 5个线对可传 28bits数据） 高带宽，Base:250MB/s;Medium:510MB/s;Full:680MB/s CameraLink优点 由 AIA（ Automated Imaging Association）创建并推广 适于工业成像应用，通过网
9、络传输无压缩视频信号 第一个使用价格低廉线缆长距离传输图像的标准 即使是丌同厂家的硬件和软件，只要符合 GigE Vision标准，也可以实现无缝的千兆网连接 GigE Vision 高带宽（ 1000Mbps)，有效带宽 100MB/s 单根网线传输 100米的距离 标准的 Gigabit Ethernet硬件允许单个 /多个相机连接到一台 /多台电脑 价格低廉的线缆（ CAT5e 或者 CAT6e）和标准的连接器，可以很容易进行集成，而且集成费用很低 具备较高的可升级性，可适应网络带宽的增长。由于 10GigE变成主流， GigE Vision将会成为工业中最快的连接； GigE Vision特点 Standard for Machine Vision ! Filter driver Windows Standard GigE GigE驱动 TCP/IP UDP 连接 面向连接 非面向连接 对系统资源的要求 较多 少 传输模式 流模式 数据报模式 数据的正确性 保证数据的正确性 UDP可能丢包 数据顺序 保证数据顺序 UDP丌保证 GigE Vision是基于 UDP协议的 网络协议 Cam PC 1 2 3 4 5 TCP/IP协议 Cam PC 1 2 3 4 5 6 UDP协议
