一种适用于相机与采集计算机之间的通用转接板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通用接口转接板，针对相机与控制计算机之间的控制与数据传输，适用于目前常用的各种数据接口，包括USB2.0、网络接口(RJ-45)、光纤(多模)，RS-485, RS-232, Camera Link 等接口。
【背景技术】
[0002]在开发各种专用相机时，都涉及到相机图像数据及控制参数与采集控制计算机之间的数据传输的问题。目前常用做法都是为每一种相机开发一种数据转接板，这种做法不仅耗时而且浪费资源，为了解决这种现象，本发明提供一种通用的数据接口板，适用于目前的大多数常用相机数据接口。
【发明内容】
[0003]为了解决现有的相机数据转接板存在耗时浪费资源的技术问题，本发明提供一种适用于相机与采集计算机之间的通用转接板，以满足常用的相机与采集控制计算机之间的数据转换的要求。
[0004]本发明的技术方案具体如下:
[0005]一种适用于相机与采集计算机之间的通用转接板，其特殊之处在于:包括FPGA芯片、电源以及与FPGA芯片相互通讯的多种数据接口，所述多种数据接口包括USB2.0接口、网络接口、光纤接口、差分接口、串行接口以及Camera Link接口 ；
[0006]所述电源向FPGA芯片和多种数据接口分别供电，相机通过FPGA芯片以及多种数据接口中的一个与采集控制计算机通讯。
[0007]上述网络接口选用W5100作为网络接口芯片。
[0008]上述光纤接口采用光纤接口芯片:TLK1501。
[0009]上述USB2.0 接口采用 CY7C68013A 芯片。
[0010]上述FPGA 芯片为 Xilinx 公司的 FPGA:Vietex5。
[0011]本发明所具有的优点:
[0012]1、本发明将常用的数据接口芯片集成在一起，实现通用的数据接口转换的功能。转接板与采集控制计算机的接口可以根据不同的工作要求选择不同的接口如USB2.0、网络接口(RJ-45)、Camera Link 接口、串行接口 (RS-232)以及差分接口(RS-485)。
[0013]2、本发明通用转接板有多种数据接口，适用于多种相机与采集控制计算机的通讯，结构简单，使用方便。
【附图说明】
[0014]图1为本发明通用转接板的原理框图。
【具体实施方式】
[0015]本发明是一种通用的采集接口板，该系统的功能示意图如附图1所示，在一块PCB板上，以FPGA芯片(如Xilinx公司的FPGA:Vietex5)为核心，将常用的数据接口芯片集成在一起，实现通用的数据接口转换的功能。转接板与采集控制计算机的接口可以根据不同的工作要求选择不同的接口如USB2.0、网络接口(RJ-45)、Camera Link接口、串行接口(RS-232)以及差分接口(RS-485)。相机与通用转接板的数据接口可以根据实际需要进行选择，如要求长距离传输(传输距离百米以上)、抗干扰传输可以选择光纤接口，或者是高速传输的Camera Link接口等。下面对各种接口进行简单介绍，并选择一种相机和通用转接板的接口进行说明。
[0016]网络接口 RJ-45:选用W5100作为网络接口芯片，W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。使用W5100可以实现没有操作系统的Internet连接。W5100与IEEE802.310BASE-T和802.3ul00BASE-TX兼容。W5100内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层(MAC)和物理层(PHY)。硬件TCP/IP协议栈支持TCP，UDP，IPv4，ICMP, ARP, IGMP和PPPoE，这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。W5100内部还集成有16KB存储器用于数据传输。使用W5100不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口(Socket)编程。W5100提供3种接口:直接并行总线、间接并行总线和SPI总线。W5100与MCU接口非常简单，就像访问外部存储器一样。
[0017]Camera Link接口:规范了相机和图像采集卡之间的接口，采用了统一的物理接插件和线缆定义。只要是符合Camera Link标准的摄像机和图像卡就可以物理上互联。CameraLink标准中包含Base, Medium, Full三种工作模式，并使用统一的线缆和接插件。CameraLink Base有4个数据通道,Medium使用了 8个数据通道,Full使用12个数据通道。CameraLink标准支持的最高数据传输率可达680MB/s。Camera Link标准中还提供了一个双向的串行通讯连接。图像卡和相机之间可以通过它进行通信，采集计算机通过图像卡发送相应的控制指令来完成相机的硬件参数设置和更改。
[0018]光纤接口:采用光纤接口芯片:TLK1501，该芯片包括三个主要模块:并串转换模块，串并转换模块及时钟模块。对于并串转换模块，TLK1501的系统支持16位的并行接口，并行数据时钟30-75Mhz。这个模块包括一个内8B/10B编码器，将16位并行数据分成两个8位数据进行编码，编码后的数据为20位，再通过并串转换发送出去，串行数据的速率为600M-1.5Gbps,由于是8B/10B编码，所以有效数据为480M-1.2Gbps.串并转换是一相反的过程，这里不再详细描述。TLK1501需要一个参考时钟，其频率和并行数据的频率相同，为30-75Mhz。这个时钟经过内部所相环倍频为600Mhz-l.5Ghz,将并行数据打出去并从接收端恢复出时钟和数据。
[0019]差分接口 RS-485:差分传输方式传，能够实现较远距离、较高速率的传输。且具有很好的抗共模干扰能力。
[0020]串行接口 RS-232:低速串行通信接口，接口标准的高电平为-12V，低电平为+12V。采用电平转换芯片(如:MAX232)。该接口的特点是数据传输速度较慢、传输距离较短，适用于采集计算机与相机之间的控制数据的发送。
[0021]USB2.0接口:接口芯片采用 CY7C68013A，CY7C68013A 是 Cypress 公司的EZ-USBFX2LP系列低功耗版本单片机，具有和8051兼容的CPU和指令系统，同时包括USB接口和完整的USB2.0协议引擎，并提供了完善的固件及主机程序开发包。该单片机的CPU采用的是增强型8051内核，比标准8051的速度快，硬件资源更为丰富，功能更强大。
[0022]下面以相机接口为远距离、高速光纤接口，转接板与采集计算机的接口为USB2.0为例，来说明转接板的实现方法，过程如下:
[0023]1、根据相机的光纤接口工作参数，配置主控芯片FPGA的时序，实现数据转换板的光纤接口与相机的光纤接口通讯功能。
[0024]2、根据光纤数据的传输速率，配置USB2.0芯片的工作时序，时序转接板和采集计算机的数据收发功能。
[0025]3、连接相机和数据转换板，以及连接采集计算机和数据转换板即可实现相机和采集计算机的收据收发和指令控制等功能，便于相机的开发和调试。
【主权项】
1.一种适用于相机与采集计算机之间的通用转接板，其特征在于:包括FPGA芯片、电源以及与FPGA芯片相互通讯的多种数据接口，所述多种数据接口包括USB2.0接口、网络接口、光纤接口、差分接口、串行接口以及Camera Link接口 ； 所述电源向FPGA芯片和多种数据接口分别供电，相机通过FPGA芯片以及多种数据接口中的一个与采集控制计算机通讯。2.根据权利要求1所述的适用于相机与采集计算机之间的通用转接板，其特征在于:所述网络接口选用W5100作为网络接口芯片。3.根据权利要求1或2所述的适用于相机与采集计算机之间的通用转接板，其特征在于:所述光纤接口采用光纤接口芯片:TLK1501。4.根据权利要求3所述的适用于相机与采集计算机之间的通用转接板，其特征在于:所述USB2.0接口采用CY7C68013A芯片。5.根据权利要求4所述的适用于相机与采集计算机之间的通用转接板，其特征在于:所述FPGA芯片为Xilinx公司的FPGA:Vietex5。
【专利摘要】本发明提供一种适用于相机与采集计算机之间的通用转接板，包括FPGA芯片、电源以及与FPGA芯片相互通讯的多种数据接口，所述多种数据接口包括USB2.0接口、网络接口、光纤接口、差分接口、串行接口以及Camera？Link接口；所述电源向FPGA芯片和多种数据接口分别供电，相机通过FPGA芯片以及多种数据接口中的一个与采集控制计算机通讯。为了解决现有的相机数据转接板存在耗时浪费资源的技术问题，以满足常用的相机与采集控制计算机之间的数据转换的要求。
【IPC分类】G06F13/38, H04N17/00
【公开号】CN105376560
【申请号】CN201410419183
【发明人】江宝坦, 姚大雷, 邱跃洪, 卜凡, 陈智, 文延
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年8月22日