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1、多种工业相机接口比较多种工业相机接口比较图像采集设备的前端是相机接口，相机接口可分为模拟视频和数字视频两类。模拟：模拟： 传统的的模拟方式(要采集卡) Camera Link： 专用于高速图像处理的数字接口(要采集卡)IEEE1394： 可以和 PC 直接连接的数字接口GigE Vision： 利用网络的相机接口模拟接口模拟接口模拟视频又包括标准模拟视频和非标模拟视频。标准模拟信号一览表视频信号参数应用地区EIA30 帧/秒 525 线/场 黑白NTSC30 帧/秒 525 线/场 彩色美国、日本等国家和地区采用。CCIR25 帧/秒 625 线/场 黑白PAL25 帧/秒 625 线/场 彩
2、色中国、香港、中东地区和欧洲SECAM 25 帧/秒 625 线/场 彩色俄罗斯、法国、埃及等国家模拟视频有近百年历史，由于固有原因，和近十几年兴起的数字视频相比，精度差很多，随着数字化技术的发展，模拟视频终究会消亡，但模拟视频的消亡还要有相当长的一段时间，由于模拟视频设备的低价格，在视觉应用的低端领域还有相当的市场。目前市场上还存在很多模拟图像采集卡，此类采集卡一般都应用于视频显示、视频转换等，部分应用于机器视觉处理。数字接口数字接口传统数字视频（RS-422，LVDS) Channel Link Camera Link USB IEEE1394 Gigabit Ethernet RS-42
3、2/LVDSRS-422 和 LVDS 同为低压差分信号，LVDS 就是 Low Voltage Differential Signaling 的缩写。低压差分信号的原理是用两根线同时传输信号，两条线的电压相反，在接收端通过两根线上的信号强度差来得到最终的数据。信道中引入的噪声同时出现在这两根线上，相减后信号噪声被去除，信号信息不受影响。信号的抗噪声能力得到提高，电压随之降低，使信号传输距离也得到提高，RS-422 的最高传输距离可达1200 米。LVDS 电压信号比 RS-422 更低，为 350mV(RS-422 为 2.4V)，从而进一步降低了噪声，提高了速率，降低了信号辐射和功耗。根据
4、 Texas Instruments 公司测试，LVDS 最高可达 400 Mbps，极限速度可达 1Gbps，而功耗仅为 RS-422 的 1/8。350mV 的信号摆幅使其在低损耗媒介中的理论速率高达1.923Gbps，LVDS 采用电流驱动，可以承受 1V 的共模电压噪声。LVDS 是 Channel Link 和 Camera Link 接口的基础。Channel LinkChannel Link 是基于 LVDS 的标准，只是把并行数据进行了串行化，降低传输电缆的数量。Channel Link 总数据传输率达 1.8Gbps，早期应用在数字通讯领域。Channel Link 芯片定义
5、了一个在 5 对双绞线上传输 28bit 数据的应用。在发送端有 28 路数据信号和1 路时钟信号并将这些信号并/串转换为 5 组差分信号对。其中数据 4 对，时钟 1 对。在接收端对 5 组差分信号对进行串/并转换，得到 28bits 的数据和 1 路时钟信号，用于驱动接收端的其他电路。Channel LinkV1.1 定义的时钟速度达 85MHz，数据传输率达 2.38Gbps。目前用于视频图像领域的主流 Channel Link 芯片时钟速度达 75MHz，数据传输率达 2.1Gbps。Camera LinkCamera Link 是从 Channel Link 技术发展而来的，在 Ch
6、annel Link 基础上增加了一些传输控制信号，并定义了一些相关传输标准。任何具有“Camera Link”标志的产品可以方便地连接。Camera Link 标准由美国自动化工业学会 AIA 制定、修改、发布，Camera Link 接口标准解决了高速传输问题。Camera Link Base 的结构图Base Camera Link 内部结构图管脚示意图Camera Link 接口有三种配置 Base、Medium、Full，主要是解决数据传输量问题，这为不同速度的相机提供了合适的配置和连接方式。Base 占用 3 个端口（一个 Channel Link 芯片包含 3 个端口）、1 个
7、Channel Link 芯片。一个Base 使用一个连接接口。如果使用 2 个一样的 Base 接口，就成为双 Base 接口，如 Dalsa（原Coreco）公司的 X64_CL 系列帧采集卡。Medium = 1 Base 1 Channel Link 基本单元Medium Camera Link 接口图Full = 1 Base 2 Channel Link 基本单元Full Camera Link 接口图三种端口配置的使用情况：配置支持的端口芯片数目接口数目有效数据带宽（ 75MHz）BASEA,B,C1175M*8*3 = 1.8 GbpsMEDIUMA,B,C,D,E,F2275
8、M*8*6 = 3.6 GbpsFULLA,B,C,D,E,F,G,H3275M*8*8 = 4.8 GbpsPoCL 即 Power on Camera Link，在 Camera Link 接口中增加两条电源线，在采集的同时实现对相机的供电。MiniCL 是一种新型更紧凑的 Camera Link 接口，如下图所示 Camera Link 和 Mini Camera Link 接口图片。USBUSB，全称是 Universal Serial Bus（通用串行总线），它是 1994 年底由康柏、IBM、Microsoft 等多家公司联合制订的，但是直到 1999 年，USB 才真正被广泛应用
9、。USB 接口是 4“针”，其中 2 根为电源线、2 根为信号线。USB 是串行接口，可热拔插，连接方便。用 USB 连接的外围设备数目最多达 127 个，共 6 层，所谓 6 层是指从主装置开始可以经由 5 层的集线器进行菊花链接，用不着担心要连接的装置数目受限制；两个外设之间最长通信可以距离 5 米。USB1.1 接口支持同步和异步数据的传输，数据传输率最高达 12Mbps，比标准串口快 100 倍，比并口快 10 倍；USB 2.0 向下兼容 USB 1.1、USB 1.0，数据的传输率将达到 120Mbps480Mbps。IEEE13941394 接口，又称“火线”（FireWire）
10、，最早是由美国苹果公司开发用于计算机网络互联的接口，用于将数码产品与计算机及其他机器之间的连接。IEEE1394 总线是一种目前为止最快的高速串行总线，1394a 最高的传输速度为 400Mbps，1394b最高的传输速度为 800Mbps。IEEE1394 支持即插即用，现在的 WIN98 SE、WIN2000、WIN ME、WIN XP 都支持 IEEE1394，在这些操作系统中用户不用再安装驱动程序，也能使用 IEEE1394 设备。1394 接口分为 4 芯和 6 芯，4 芯中有两对数据线，6 芯除数据线外还包括一组电源线以对外接设备进行供电。IEEE 1394 接口，不需要控制器，可
11、以实现对等传输，1394a 最大传输距离为 4.5 米，1394b传输距离通常为 10 米，在降数据率情况下可延伸到 100 米（100Mbps），采用中继设备支持可进一步提高传输距离。1394 接口具有以下特点： 速度快：数据传输率 1394a 为 400Mbps，1394b 为 800Mbps 将来可达 1.6Gbps。 开放式标准：开放式标准使得 1394 接口标准可以应用于很多设备。 真正的点对点传输协议：可以使得不同的数字设备之间通过 1394 接口直接连接而无需计算机的干涉。如 Point Grey 的 1394 相机，可通过 1394 接口实现多相机的同步。 支持热拔插：方便使用
12、。 多媒体应用的实时数据传输。Gigabit Ethernet千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络效率的有效解决方案，这种解决方案的最大优点是继承了传统以太技术价格便宜的特点。千兆以太网技术仍然是以太技术，它采用了与 10M 以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。由于该技术不改变传统以太网的桌面应用、操作系统，因此可与10M 或 100M 的以太网很好地配合工作。升级到千兆以太网不必改变网络应用程序、网管部件和网络操作系统，能够最大程度地节约成本。千兆以太网的主要特点： 简易性：千兆以太网继承了以太网、快速以太网的简易性，因
13、此其技术原理、安装实施和管理维护都很简单。 扩展性：由于千兆以太网采用了以太网、快速以太网的基本技术，因此由 10Base-T、100Base-T 升级到千兆以太网非常容易。 可靠性：由于千兆以太网保持了以太网、快速以太网的安装维护方法，采用星型网络结构，因此网络具有很高的可靠性。 经济性：由于千兆以太网是 10Base-T 和 100Base-T 的继承和发展，一方面降低了研究成本，另一方面由于 10Base-T 和 100Base-T 的广泛应用，作为其升级产品，千兆以太网的大量应用只是时间问题。目前 Dalsa、JAI、Imperx、Mikrotron 等公司都有千兆以太网相机产品。 可
14、管理维护性：千兆以太网采用基于简单网络管理协议（SNMP）和远程网络监视（RMON）等网络管理技术，许多厂商开发了大量的网络管理软件，使千兆以太网的集中管理和维护非常简便。 广泛应用性：千兆以太网为局域主干网和城域主干网（借助单模光纤和光收发器）提供了一种高性能价格比的宽带传输交换平台，使得许多宽带应用能施展其魅力。例如在千兆以太网上开展视频点播业务和虚拟电子商务等。GigE VisionGigE VisionTM 是由自动化影像协会 AIA (Automated Imaging Association)发起制定的一种基于千兆以太网的图像传输的标准。具有传输距离长（无中继时 100 米）、传输
15、效率高并可向上升级到万兆网、通信控制方便、软硬件互换性强、可靠性高等优点，是未来数字图像领域的主要接口标准，必将被越来越多的商家所采用。 GigE Vision 标准委员会的主要成员都是国际知名的图像系统软硬件提供商，如Dalsa、JAI、Basler、Stemmer、Pleora、NI 等。GigE VisionTM 与标准千兆以太网相机，在硬件架构上基本完全一样(对网卡的要求有微小区别)，只是在底层的驱动软件上有所区别。他主要解决标准千兆网的两个问题：1. 数据包小而导致的传输效率低。标准千兆网的数据包为 1440 字节，而 GigE VisionTM 采用所谓的“Jumbo packet
16、”，其最大数据包可达 16224 字节。2. CPU 占用率过高。标准千兆网采用 TCP/IP 协议，在部分使用 DMA 控制以提高传输效率的情况下，可做到 82MB/s 时 CPU 占用率 15%。GigE VisionTM 驱动采用的是 UPD/IP 协议，采用完全的 DMA控制，大大降低了 CPU 的占用率，在同等配置情况下可做到 108MB/s 时 CPU 占用率为 2%。几种接口技术的比较几种接口技术的比较接口技术GigEFirewireUSBCamera Link标准类型CommercialConsumerConsumerCommercial连接方式点对点或 LAN link(Cat 5 TP - R
