基于FPGA的超高速CameraLink图像传输

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb201705041

吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (5): 1634-1643.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201705041

基于FPGA的超高速CameraLink图像传输

隋延林^{1, 2}, 何斌¹, 张立国¹, 王文华¹, 陈嘉南³

1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;
2.中国科学院大学,北京 100039;
3.电子科技大学微电子与固体电子学院,成都 610054

收稿日期:2016-06-20 出版日期:2017-09-20 发布日期:2017-09-20
通讯作者: 何斌(1961-),男,研究员,博士生导师.研究方向:空间遥感图像处理及嵌入式开发.E-mail:hbmail@163.com
作者简介:隋延林(1992-),男,博士研究生.研究方向:信号与图像处理.E-mail:suiyanlin1992@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(61405191)

Ultra-high speed CameraLink image transmission based on FPGA

SUI Yan-lin^{1, 2}, HE Bin¹, ZHANG Li-guo¹, WANG Wen-hua¹, CHEN Jia-nan³

1.Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Science, Changchun 130033, China;
2.University of Chinese Academy of Science, Beijing 100039, China;
3.School of Micro-Electronics and Solid-state Electronics, University of Electroncic Science and Technology of China, Chengdu 610054,China

Received:2016-06-20 Online:2017-09-20 Published:2017-09-20

摘要/Abstract

摘要： 基于现场可编程门阵列(FPGA) XC6LX100T设计了两套CameraLink接口传输的硬件平台,提出在实验中结合使用片上调试工具Chipscope和同步发生源模块用于精确测量FPGA中的传输误码的方法,详细对比了基于FPGA设计的CameraLink接口与DS90CR287、DS90CR288A的传输效果。结果表明:相对现今主流CameraLink接口电路,本文使用低压差分对代替大量并行数据线,最高可支持154 MHz像素时钟,单个CameraLink接口的传输速率可达4.31 Gbit/s,突破了串并转换芯片传输速率的瓶颈, FPGA直接输出的CameraLink数据可以驱动6 m的CameraLink传输线,图像可长时间正常无误显示,设计的系统可应用于各种基于CameraLink接口的传输系统。

关键词: 信息处理技术, CameraLink, 现场可编程门阵列, 串行解串, 片上调试

Abstract: Based on Field Programmable Gate Array (FPGA), two sets of CameraLink interface transfer hardware platform are designed to compare serial-parallel converter chip and CameraLink interface based on FPGA). A new method, in which on-chip debugging tool Chipscope is combined with synchronized generation module, is proposed to detect error data accurately. The results show that CameraLink interface based on FPGA uses fewer pins with higher speed transmission rates. Single port supports a maximum transfer rate of 4.31 Gbit/s when the pixel clock is 154 MHz. The CameraLink data output can drive 6 m CameraLink transmission line, with no bit error appears for long hours, and it can be used in a variety of different systems based on CameraLink interface.

Key words: information processing technology, CameraLink, field programmable gate array(FPGA), SERial and DESserial(SERDES), chipscope

中图分类号:

TN911

隋延林, 何斌, 张立国, 王文华, 陈嘉南. 基于FPGA的超高速CameraLink图像传输[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1634-1643.

SUI Yan-lin, HE Bin, ZHANG Li-guo, WANG Wen-hua, CHEN Jia-nan. Ultra-high speed CameraLink image transmission based on FPGA[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1634-1643.

参考文献

[1] 赵恩毅,陈善球,杨平,等. 用于自适应光学系统的80 bits CameraLink接口相机优化设计[J].光电工程,2014,41(9):87-94.
Zhao En-yi, Chen Shan-qiu, Yang Ping, et al. Optimization design of 80 bits CameraLink interface camera for adaptive optics(AO) systems[J]. Opto-Electronic Engineering, 2014, 41(9): 87-94.
[2] 杨超宇. 基于FPGA的图像采集系统的设计与实现[D].南京:南京理工大学电子工程与光电学院, 2015.
Yang Chao-yu. The design and implementation of image acquisition system based on FPGA[D]. Nanjing: School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science & Technology, 2015.
[3] 黄德天,刘雪超,吴志勇,等. 基于CameraLink的高速图像采集处理系统设计[J]. 吉林大学学报:工学版,2013, 43(3):309-312.
Huang De-tian, Liu Xue-chao, Wu Zhi-yong, et al. Design of high-speed image acquisition and processing system based on CameraLink[J].Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2013, 43(3): 309-312.
[4] 宋修锐,吴志勇,陈卓人,等. 红外CameraLink相机合成信号源设计[J]. 光电子技术,2013, 33(3):173-176.
Song Xiu-rui,Wu Zhi-yong,Chen Zhuo-ren,et al.Design of composite signal for CameraLink-camera[J].Optoelectronic Technology,2013,33(3):173-176.
[5] 王明富,杨世洪,吴钦章. 大面阵CCD图像实时显示系统的设计[J]. 光学精密工程,2010,18(9):2053-2059.
Wang Ming-fu, Yang Shi-hong, Wu Qin-zhang. Design of large-array CCD real-time display system[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(9): 2053-2059.
[6] Richards K,Rimmele T R,Hill R,et al. High speed low latency solar adaptive optics camera[C]∥Proc of SPIE(S0277-786X), San Diego, California, USA, 2004:316-325.
[7] Javier Reyes,Mark Downing,Ralf Conzelmann,et al. An overview of AONGC and the ESO adaptive optics wave front sensing camera[C]∥Proc of SPIE(S0277-786X), Amsterdam, Netherlands,2012:237.
[8] 周应发,黄泽锷. 基于FPGA的CameraLink接口设计[J]. 价值工程,2014, 16(2) :218-219.
Zhou Ying-fa, Huang Ze-e. CameraLink interface design based on FPGA[J]. Value Engineering, 2014, 16(2): 218-219.
[9] 徐文波,田耕. Xilinx FPGA开发实用教程[M] . 2版.北京: 清华大学出版社, 2012.
[10] Spartan-6 FPGA data sheet: DC and switching characteristics[EB/OL].[2016-04-14].http://china.xilinx.com/support/documentation/datasheet/ds162.pdf
[11] Spartan-6 FPGA clocking resources[EB/OL]. [2016-04-11].http://china.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug382.pdf, 2013.12.20.
[12] Spartan-6 FPGA source-Synchronous and deserialization[EB/OL]. [2016-04-11]. http://china.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp1064.pdf

相关文章 15

[1]	苏寒松,代志涛,刘高华,张倩芳. 结合吸收Markov链和流行排序的显著性区域检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1887-1894.
[2]	徐岩,孙美双. 基于卷积神经网络的水下图像增强方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1895-1903.
[3]	黄勇,杨德运,乔赛,慕振国. 高分辨合成孔径雷达图像的耦合传统恒虚警目标检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1904-1909.
[4]	李居朋,张祖成,李墨羽,缪德芳. 基于Kalman滤波的电容屏触控轨迹平滑算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1910-1916.
[5]	应欢,刘松华,唐博文,韩丽芳,周亮. 基于自适应释放策略的低开销确定性重放方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1917-1924.
[6]	陆智俊,钟超,吴敬玉. 星载合成孔径雷达图像小特征的准确分割方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1925-1930.
[7]	刘仲民,王阳,李战明,胡文瑾. 基于简单线性迭代聚类和快速最近邻区域合并的图像分割算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1931-1937.
[8]	单泽彪,刘小松,史红伟,王春阳,石要武. 动态压缩感知波达方向跟踪算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1938-1944.
[9]	姚海洋, 王海燕, 张之琛, 申晓红. 双Duffing振子逆向联合信号检测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1282-1290.
[10]	全薇, 郝晓明, 孙雅东, 柏葆华, 王禹亭. 基于实际眼结构的个性化投影式头盔物镜研制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1291-1297.
[11]	丁宁, 常玉春, 赵健博, 王超, 杨小天. 基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1298-1304.
[12]	陈绵书, 苏越, 桑爱军, 李培鹏. 基于空间矢量模型的图像分类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 943-951.
[13]	陈涛, 崔岳寒, 郭立民. 适用于单快拍的多重信号分类改进算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 952-956.
[14]	孟广伟, 李荣佳, 王欣, 周立明, 顾帅. 压电双材料界面裂纹的强度因子分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 500-506.
[15]	林金花, 王延杰, 孙宏海. 改进的自适应特征细分方法及其对Catmull-Clark曲面的实时绘制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 625-632.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed

基于FPGA的超高速CameraLink图像传输

Ultra-high speed CameraLink image transmission based on FPGA

RICH HTML

PDF (PC)

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 2