一種適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通用接口轉(zhuǎn)接板，針對相機與控制計算機之間的控制與數(shù)據(jù)傳輸，適用于目前常用的各種數(shù)據(jù)接口，包括USB2.0、網(wǎng)絡(luò)接口(RJ-45)、光纖(多模)，RS-485, RS-232, Camera Link 等接口。
【背景技術(shù)】
[0002]在開發(fā)各種專用相機時，都涉及到相機圖像數(shù)據(jù)及控制參數(shù)與采集控制計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。目前常用做法都是為每一種相機開發(fā)一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接板，這種做法不僅耗時而且浪費資源，為了解決這種現(xiàn)象，本發(fā)明提供一種通用的數(shù)據(jù)接口板，適用于目前的大多數(shù)常用相機數(shù)據(jù)接口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有的相機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接板存在耗時浪費資源的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板，以滿足常用的相機與采集控制計算機之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的要求。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0005]一種適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板，其特殊之處在于:包括FPGA芯片、電源以及與FPGA芯片相互通訊的多種數(shù)據(jù)接口，所述多種數(shù)據(jù)接口包括USB2.0接口、網(wǎng)絡(luò)接口、光纖接口、差分接口、串行接口以及Camera Link接口 ；
[0006]所述電源向FPGA芯片和多種數(shù)據(jù)接口分別供電，相機通過FPGA芯片以及多種數(shù)據(jù)接口中的一個與采集控制計算機通訊。
[0007]上述網(wǎng)絡(luò)接口選用W5100作為網(wǎng)絡(luò)接口芯片。
[0008]上述光纖接口采用光纖接口芯片:TLK1501。
[0009]上述USB2.0 接口采用 CY7C68013A 芯片。
[0010]上述FPGA 芯片為 Xilinx 公司的 FPGA:Vietex5。
[0011]本發(fā)明所具有的優(yōu)點:
[0012]1、本發(fā)明將常用的數(shù)據(jù)接口芯片集成在一起，實現(xiàn)通用的數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換的功能。轉(zhuǎn)接板與采集控制計算機的接口可以根據(jù)不同的工作要求選擇不同的接口如USB2.0、網(wǎng)絡(luò)接口(RJ-45)、Camera Link 接口、串行接口 (RS-232)以及差分接口(RS-485)。
[0013]2、本發(fā)明通用轉(zhuǎn)接板有多種數(shù)據(jù)接口，適用于多種相機與采集控制計算機的通訊，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明通用轉(zhuǎn)接板的原理框圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明是一種通用的采集接口板，該系統(tǒng)的功能示意圖如附圖1所示，在一塊PCB板上，以FPGA芯片(如Xilinx公司的FPGA:Vietex5)為核心，將常用的數(shù)據(jù)接口芯片集成在一起，實現(xiàn)通用的數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換的功能。轉(zhuǎn)接板與采集控制計算機的接口可以根據(jù)不同的工作要求選擇不同的接口如USB2.0、網(wǎng)絡(luò)接口(RJ-45)、Camera Link接口、串行接口(RS-232)以及差分接口(RS-485)。相機與通用轉(zhuǎn)接板的數(shù)據(jù)接口可以根據(jù)實際需要進行選擇，如要求長距離傳輸(傳輸距離百米以上)、抗干擾傳輸可以選擇光纖接口，或者是高速傳輸?shù)腃amera Link接口等。下面對各種接口進行簡單介紹，并選擇一種相機和通用轉(zhuǎn)接板的接口進行說明。
[0016]網(wǎng)絡(luò)接口 RJ-45:選用W5100作為網(wǎng)絡(luò)接口芯片，W5100是一款多功能的單片網(wǎng)絡(luò)接口芯片，內(nèi)部集成有10/100以太網(wǎng)控制器，主要應(yīng)用于高集成、高穩(wěn)定、高性能和低成本的嵌入式系統(tǒng)中。使用W5100可以實現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的Internet連接。W5100與IEEE802.310BASE-T和802.3ul00BASE-TX兼容。W5100內(nèi)部集成了全硬件的、且經(jīng)過多年市場驗證的TCP/IP協(xié)議棧、以太網(wǎng)介質(zhì)傳輸層(MAC)和物理層(PHY)。硬件TCP/IP協(xié)議棧支持TCP，UDP，IPv4，ICMP, ARP, IGMP和PPPoE，這些協(xié)議已經(jīng)在很多領(lǐng)域經(jīng)過了多年的驗證。W5100內(nèi)部還集成有16KB存儲器用于數(shù)據(jù)傳輸。使用W5100不需要考慮以太網(wǎng)的控制，只需要進行簡單的端口(Socket)編程。W5100提供3種接口:直接并行總線、間接并行總線和SPI總線。W5100與MCU接口非常簡單，就像訪問外部存儲器一樣。
[0017]Camera Link接口:規(guī)范了相機和圖像采集卡之間的接口，采用了統(tǒng)一的物理接插件和線纜定義。只要是符合Camera Link標準的攝像機和圖像卡就可以物理上互聯(lián)。CameraLink標準中包含Base, Medium, Full三種工作模式，并使用統(tǒng)一的線纜和接插件。CameraLink Base有4個數(shù)據(jù)通道,Medium使用了 8個數(shù)據(jù)通道,Full使用12個數(shù)據(jù)通道。CameraLink標準支持的最高數(shù)據(jù)傳輸率可達680MB/s。Camera Link標準中還提供了一個雙向的串行通訊連接。圖像卡和相機之間可以通過它進行通信，采集計算機通過圖像卡發(fā)送相應(yīng)的控制指令來完成相機的硬件參數(shù)設(shè)置和更改。
[0018]光纖接口:采用光纖接口芯片:TLK1501，該芯片包括三個主要模塊:并串轉(zhuǎn)換模塊，串并轉(zhuǎn)換模塊及時鐘模塊。對于并串轉(zhuǎn)換模塊，TLK1501的系統(tǒng)支持16位的并行接口，并行數(shù)據(jù)時鐘30-75Mhz。這個模塊包括一個內(nèi)8B/10B編碼器，將16位并行數(shù)據(jù)分成兩個8位數(shù)據(jù)進行編碼，編碼后的數(shù)據(jù)為20位，再通過并串轉(zhuǎn)換發(fā)送出去，串行數(shù)據(jù)的速率為600M-1.5Gbps,由于是8B/10B編碼，所以有效數(shù)據(jù)為480M-1.2Gbps.串并轉(zhuǎn)換是一相反的過程，這里不再詳細描述。TLK1501需要一個參考時鐘，其頻率和并行數(shù)據(jù)的頻率相同，為30-75Mhz。這個時鐘經(jīng)過內(nèi)部所相環(huán)倍頻為600Mhz-l.5Ghz,將并行數(shù)據(jù)打出去并從接收端恢復(fù)出時鐘和數(shù)據(jù)。
[0019]差分接口 RS-485:差分傳輸方式傳，能夠?qū)崿F(xiàn)較遠距離、較高速率的傳輸。且具有很好的抗共模干擾能力。
[0020]串行接口 RS-232:低速串行通信接口，接口標準的高電平為-12V，低電平為+12V。采用電平轉(zhuǎn)換芯片(如:MAX232)。該接口的特點是數(shù)據(jù)傳輸速度較慢、傳輸距離較短，適用于采集計算機與相機之間的控制數(shù)據(jù)的發(fā)送。
[0021]USB2.0接口:接口芯片采用 CY7C68013A，CY7C68013A 是 Cypress 公司的EZ-USBFX2LP系列低功耗版本單片機，具有和8051兼容的CPU和指令系統(tǒng)，同時包括USB接口和完整的USB2.0協(xié)議引擎，并提供了完善的固件及主機程序開發(fā)包。該單片機的CPU采用的是增強型8051內(nèi)核，比標準8051的速度快，硬件資源更為豐富，功能更強大。
[0022]下面以相機接口為遠距離、高速光纖接口，轉(zhuǎn)接板與采集計算機的接口為USB2.0為例，來說明轉(zhuǎn)接板的實現(xiàn)方法，過程如下:
[0023]1、根據(jù)相機的光纖接口工作參數(shù)，配置主控芯片F(xiàn)PGA的時序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換板的光纖接口與相機的光纖接口通訊功能。
[0024]2、根據(jù)光纖數(shù)據(jù)的傳輸速率，配置USB2.0芯片的工作時序，時序轉(zhuǎn)接板和采集計算機的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。
[0025]3、連接相機和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換板，以及連接采集計算機和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換板即可實現(xiàn)相機和采集計算機的收據(jù)收發(fā)和指令控制等功能，便于相機的開發(fā)和調(diào)試。
【主權(quán)項】
1.一種適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板，其特征在于:包括FPGA芯片、電源以及與FPGA芯片相互通訊的多種數(shù)據(jù)接口，所述多種數(shù)據(jù)接口包括USB2.0接口、網(wǎng)絡(luò)接口、光纖接口、差分接口、串行接口以及Camera Link接口 ； 所述電源向FPGA芯片和多種數(shù)據(jù)接口分別供電，相機通過FPGA芯片以及多種數(shù)據(jù)接口中的一個與采集控制計算機通訊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板，其特征在于:所述網(wǎng)絡(luò)接口選用W5100作為網(wǎng)絡(luò)接口芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板，其特征在于:所述光纖接口采用光纖接口芯片:TLK1501。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板，其特征在于:所述USB2.0接口采用CY7C68013A芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板，其特征在于:所述FPGA芯片為Xilinx公司的FPGA:Vietex5。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適用于相機與采集計算機之間的通用轉(zhuǎn)接板，包括FPGA芯片、電源以及與FPGA芯片相互通訊的多種數(shù)據(jù)接口，所述多種數(shù)據(jù)接口包括USB2.0接口、網(wǎng)絡(luò)接口、光纖接口、差分接口、串行接口以及Camera？Link接口；所述電源向FPGA芯片和多種數(shù)據(jù)接口分別供電，相機通過FPGA芯片以及多種數(shù)據(jù)接口中的一個與采集控制計算機通訊。為了解決現(xiàn)有的相機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接板存在耗時浪費資源的技術(shù)問題，以滿足常用的相機與采集控制計算機之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的要求。
【IPC分類】G06F13/38, H04N17/00
【公開號】CN105376560
【申請?zhí)枴緾N201410419183
【發(fā)明人】江寶坦, 姚大雷, 邱躍洪, 卜凡, 陳智, 文延
【申請人】中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2014年8月22日