基于pci-e接口的摄像头图像传输装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于PCI-E接口的摄像头图像传输装置，包括第一主板和第二主板，第一主板通过摄像头并行接口与待测摄像头相连接，第一主板上设有具有第一编程配置芯片的第一FPGA、存储器和电平转换电路，第二主板通过PCI-E接口与装设有测试软件的电脑主机相连接；第二主板上设有时钟模块、具有第二编程配置芯片的第二FPGA和具有局部配置芯片的PCI-E桥接芯片；PCI-E桥接芯片与电脑主机之间通过PCI-E传输协议进行数据交换，PCI-E桥接芯片与第二FPGA之间通过局部总线传输协议进行数据交换；第二主板上的第二FPGA与第一主板上的第一FPGA之间通过LVDS接口相连接。本实用新型能够实现基于PCI-E接口的图像数据传输，可以大大提高具有高像素的摄像头的测试速率，提高生产效率。
【专利说明】基于PC 1-E接口的摄像头图像传输装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于连接上位机测试软件和待测摄像头的传输图像数据的摄像头图像传输装置，具体是涉及一种基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，数字摄像头的像素越来越高，已提升至千万像素级，对生产和测试中图像数据的传输速率就要求更高。目前，摄像头图像传输装置用于连接待测摄像头和上位机测试软件，上位机测试软件通过摄像头图像传输装置启动、控制摄像头工作；摄像头图像传输装置从上位机测试软件获得摄像头的配置信息，并将摄像头的图像数据信息传输给上位机测试软件，以进行实时处理，上位机测试软件可以据此实现对摄像头的调焦，有无脏点、赃污、彩点、线条等判定功能。但是，目前，摄像头图像传输装置与上位机软件的连接基于USB2.0的接口，而基于USB2.0接口的传输速率已经不能满足图像数据传输的要求及测试要求。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，能够实现基于PC1-E接口的图像数据传输，与传统的基于USB2.0的图像传输装置相t匕，本实用新型的传输速率能够达到至少2.5Gbps，可以大大提高具有高像素的摄像头的测试速率，提高生产效率。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]一种基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，包括第一主板和第二主板，所述第一主板通过摄像头并行接口与待测摄像头相连接，所述第一主板上设有具有第一编程配置芯片的第一 FPGA、存储器和电平转换电路，所述第一编程配置芯片用以存储所述第一 FPGA的内部逻辑电路数据；所述存储器在所述第一 FPGA的控制下，用以存储待测摄像头传输的图像数据；所述电平转换电路用以将数据电平在待测摄像头工作电平和所述第一 FPGA工作电平之间转换；
[0006]所述第二主板通过PC1-E接口与装设有测试软件的电脑主机相连接；所述第二主板上设有时钟模块、具有第二编程配置芯片的第二 FPGA和具有局部配置芯片的PC1-E桥接芯片，所述时钟模块为所述第二 FPGA和所述PC1-E桥接芯片提供同步工作时钟；所述第二编程配置芯片用以存储所述第二 FPGA的内部逻辑电路数据；所述局部配置芯片用以存储所述PC1-E桥接芯片的局部寄存器的配置数据；
[0007]所述PC1-E桥接芯片与所述电脑主机之间通过PC1-E传输协议进行数据交换，所述PC1-E桥接芯片与所述第二 FPGA之间通过局部总线传输协议进行数据交换；所述第二主板上的所述第二 FPGA与所述第一主板上的所述第一 FPGA之间通过LVDS接口相连接。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述PC1-E接口上提供两路电源，所述第二主板上还设有电压调整模块，其中一路电源经所述电压调整模块转换后为所述第二主板提供工作电压，另一路电源经所述电压调整模块转换后作为供电电源经所述LVDS接口传输给所述第一主板。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述PC1-E接口上提供+3.3V，3A和+12V，500mA两路电源，所述电压调整模块将+3.3V，3A电源的电压转换为+1.5V，+1.2V，+2.5V作为所述第二主板提供工作电压，所述电压调整模块将+12V，500mA电源电压转换+5V，作为所述第一主板的供电电源经所述LVDS接口传输给所述第一主板。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述第一主板上还设有电压调整电路，所述电压调整电路将所述LVDS接口提供的供电电源的电压转换为所述第一主板的工作电压。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述电压调整电路将所述LVDS接口提供的供电电源的电压转换为+3.3V、+1.2V和+2.5V电压作为所述第一主板的电路工作电压。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述第一主板为待测摄像头提供三路可软件调节的供电电源，分别为AVDD、DVDD和D0VDD，所述第一主板上还设有摄像头电源控制电路，所述摄像头电源控制电路在所述第一 FPGA的控制下完成对三路电压的调节。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述AVDD为待测摄像头提供2.5V、2.8V、1.8V、
1.5V和3.3V供电电压中的至少一种；所述DVDD为待测摄像头提供1.8V、1.5V、1.2V、2.8V和3.3V供电电压中的至少一种；所述DOVDD为待测摄像头提供1.8V、1.5V、2.5V、2.8V和
3.3V供电电压中的至少一种。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，在所述第一主板上电或待测摄像头执行关闭图像输出命令后，所述摄像头电源控制电路控制待测摄像头的供电电压为零。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，所述第一主板上还设有具有USB2.0接口的USB2.0主控芯片，所述USB2.0主控芯片通过所述USB2.0接口与装设有测试软件的其他电脑主机相连接，所述USB2.0主控芯片与所述第一 FPGA相连接，所述USB2.0主控芯片具有I2C接口，所述I2C接口接入所述电平转换电路和所述第一 FPGA之间的I2C总线上。
[0016]本实用新型的有益效果是:本实用新型提供一种基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，第一主板和第二主板，第一主板通过摄像头并行接口与待测摄像头相连接，第一主板上设有具有第一编程配置芯片的第一 FPGA、存储器和电平转换电路，第一编程配置芯片用以存储第一 FPGA的内部逻辑电路数据；存储器在第一 FPGA的控制下，用以存储待测摄像头传输的图像数据；电平转换电路用以将数据电平在待测摄像头工作电平和第一 FPGA工作电平之间转换；第二主板通过PC1-E接口与装设有测试软件的电脑主机相连接；第二主板上设有时钟模块、具有第二编程配置芯片的第二 FPGA和具有局部配置芯片的PC1-E桥接芯片，时钟模块为第二 FPGA和PC1-E桥接芯片提供同步工作时钟；第二编程配置芯片用以存储第二 FPGA的内部逻辑电路数据；局部配置芯片用以存储PC1-E桥接芯片的局部寄存器的配置数据；PCI_E桥接芯片与电脑主机之间通过PC1-E传输协议进行数据交换，PC1-E桥接芯片与第二 FPGA之间通过局部总线传输协议进行数据交换；第二主板上的第二 FPGA与第一主板上的第一 FPGA之间通过LVDS接口相连接。PC1-E桥接芯片与电脑主机的测试软件之间使用PC1-E传输协议进行数据交换，与第二 FPGA之间使用局部总线传输协议交换数据。PC1-E桥接芯片主要实现PC1-E总线传输协议与局部总线传输协议的转换，作为桥梁完成第二 FPGA与电脑主机的测试软件之间的通信。应用时PC1-E接口获得电脑主机的测试软件发送的待测摄像头的配置信息，启动并控制待测摄像头的工作；将待测摄像头的图像数据经PC1-E接口传输给电脑主机的测试软件实时处理显示，电脑主机的测试软件可以据此实现待测摄像头的调焦，有无脏点、赃污、彩点、线条等判定等等功能。其中两块主板之间的通信使用LVDS (低电压差分信号)传输，低电压差分信号能够有效抑制高频信号长距离传输时的共模噪声，增大高频信号的传输距离；综上，本实用新型基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置的传输速率能够达到至少2.5Gbps,与传统的基于USB2.0的图像传输装置对t匕，本实用新型图像传输装置可以大大提高高像素摄像头的测试速率，提高生产效率。较佳的，PC1-E接口上提供+3.3V，3A和+12V，500mA两路电源，电压调整模块将+3.3V，3A电源的电压转换为+1.5V，+1.2V，+2.5V作为第二主板提供工作电压，电压调整模块将+12V，500mA电源电压转换+5V，作为第一主板的供电电源经LVDS接口传输给第一主板。较佳的，第一主板上设有电压调整电路，电压调整电路将LVDS接口提供的供电电源的电压转换为+3.3V、+1.2V和+2.5V电压作为第一主板的电路工作电压。较佳的，通过摄像头电源控制电路对摄像头电源AVDD、DVDD和DOVDD的处理，结合软件控制，能为各路电源提供不同的供电电压，以适应不同摄像头的需要。较佳的，AVDD为待测摄像头提供2.5V、2.8V、1.8V、1.5V和3.3V共5种电压模式；DVDD为待测摄像头提供1.8V、1.5V、1.2V、2.8V和3.3V共5种电压模式；DOVDD为待测摄像头提供1.8V、1.5V、2.5V、2.8V和3.3V共5种电压模式。较佳的，在第一主板上电或待测摄像头执行关闭图像输出命令后，摄像头电源控制电路控制待测摄像头的供电电压为零。这样，能够避免在待测摄像头取放测试过程中导致连接器部分的异常接触而烧坏。较佳的，第一主板上设置USB2.0接口和USB2.0主控芯片，其目的是为了能够兼容传统的基于USB2.0的图像传输装置而预留的。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型工作原理框架图；
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，一种基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，包括第一主板和第二主板，所述第一主板通过摄像头并行接口与待测摄像头相连接，所述第一主板上设有具有第一编程配置芯片的第一 FPGA、存储器和电平转换电路，所述第一编程配置芯片用以存储所述第一 FPGA的内部逻辑电路数据；所述存储器在所述第一 FPGA的控制下，用以存储待测摄像头传输的图像数据；所述电平转换电路用以将数据电平在待测摄像头工作电平和所述第一 FPGA工作电平之间转换；
[0019]所述第二主板通过PC1-E接口与装设有测试软件的电脑主机相连接；所述第二主板上设有时钟模块、具有第二编程配置芯片的第二 FPGA和具有局部配置芯片的PC1-E桥接芯片，所述时钟模块为所述第二 FPGA和所述PC1-E桥接芯片提供同步工作时钟；所述第二编程配置芯片用以存储所述第二 FPGA的内部逻辑电路数据；所述局部配置芯片用以存储所述PC1-E桥接芯片的局部寄存器的配置数据；
[0020]所述PC1-E桥接芯片与所述电脑主机之间通过PC1-E传输协议进行数据交换，所述PC1-E桥接芯片与所述第二 FPGA之间通过局部总线传输协议进行数据交换；所述第二主板上的所述第二 FPGA与所述第一主板上的所述第一 FPGA之间通过LVDS接口相连接。上述结构中，上电后，第一 FPGA从第一编程配置芯片中读取数据，进入工作状态。掉电后，第一 FPGA恢复为白片，内部逻辑消失。存储器在第一 FPGA的控制下，存储待测摄像头传输的图像数据。电平转换电路实现数据电平在摄像头工作电平和FPGA工作电平之间的转换，使两种不同电平的电路能够相互兼容。PC1-E桥接芯片的局部配置芯片存储PC1-E桥接芯片的局部寄存器的配置数据，上电后，PC1-E桥接芯片局部配置芯片中读取数据来配置内部寄存器，使PC1-E桥接芯片工作在用户指定的工作模式下。第二 FPGA的第二编程配置芯片存储第二 FPGA的内部逻辑电路数据。上电后，第二 FPGA从第二编程配置芯片中读取数据，进入工作状态；掉电后第二 FPGA内部逻辑消失。PC1-E桥接芯片与电脑主机的测试软件之间使用PC1-E传输协议进行数据交换，与第二 FPGA之间使用局部总线传输协议交换数据。PC1-E桥接芯片主要实现PC1-E总线传输协议与局部总线传输协议的转换，作为桥梁完成第二 FPGA与电脑主机的测试软件之间的通信。应用时PC1-E接口获得电脑主机的测试软件发送的待测摄像头的配置信息，启动并控制待测摄像头的工作；将待测摄像头的图像数据经PC1-E接口传输给电脑主机的测试软件实时处理显示，电脑主机的测试软件可以据此实现待测摄像头的调焦，有无脏点、赃污、彩点、线条等判定等等功能。其中两块主板之间的通信使用LVDS (低电压差分信号)传输，低电压差分信号能够有效抑制高频信号长距离传输时的共模噪声，增大高频信号的传输距离；综上，本实用新型基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置的传输速率能够达到至少2.5Gbps，与传统的基于USB2.0的图像传输装置对比，本实用新型图像传输装置可以大大提高高像素摄像头的测试速率，提高生产效率。
[0021]优选的，所述PC1-E接口上提供两路电源，所述第二主板上还设有电压调整模块，其中一路电源经所述电压调整模块转换后为所述第二主板提供工作电压，另一路电源经所述电压调整模块转换后作为供电电源经所述LVDS接口传输给所述第一主板。
[0022]优选的，所述PC1-E接口上提供+3.3V，3A和+12V，500mA两路电源，所述电压调整模块将+3.3V，3A电源的电压转换为+1.5V，+1.2V，+2.5V作为所述第二主板提供工作电压，所述电压调整模块将+12V，500mA电源电压转换+5V，作为所述第一主板的供电电源经所述LVDS接口传输给所述第一主板。
[0023]优选的，所述第一主板上还设有电压调整电路，所述电压调整电路将所述LVDS接口提供的供电电源的电压转换为所述第一主板的工作电压。
[0024]优选的，所述电压调整电路将所述LVDS接口提供的供电电源的电压转换为+3.3V、+1.2V和+2.5V电压作为所述第一主板的电路工作电压。
[0025]优选的，所述第一主板为待测摄像头提供三路可软件调节的供电电源，分别为AVDD, DVDD和D0VDD，所述第一主板上还设有摄像头电源控制电路，所述摄像头电源控制电路在所述第一 FPGA的控制下完成对三路电压的调节。这样，通过摄像头电源控制电路对摄像头电源AVDD、DVDD和DOVDD的处理，结合软件控制，能为各路电源提供不同的供电电压，以适应不同摄像头的需要。
[0026]优选的，所述AVDD为待测摄像头提供2.5V、2.8V、1.8V、1.5V和3.3V供电电压中的至少一种；所述DVDD为待测摄像头提供1.8V、1.5V、1.2V、2.8V和3.3V供电电压中的至少一种；所述DOVDD为待测摄像头提供1.8V、1.5V、2.5V、2.8V和3.3V供电电压中的至少一种。
[0027]优选的，在所述第一主板上电或待测摄像头执行关闭图像输出命令后，所述摄像头电源控制电路控制待测摄像头的供电电压为零。这样，能够避免在待测摄像头取放测试过程中导致连接器部分的异常接触而烧坏，待测摄像头的供电电压控制以及待测摄像头供电自动切断功能皆由电脑主机传输命令经第二主板传输给第一主板的第一 FPGA，由第一FPGA通过摄像头电源控制电路自动控制各路电压输出。
[0028]优选的，所述第一主板上还设有具有USB2.0接口的USB2.0主控芯片，所述USB2.0主控芯片通过所述USB2.0接口与装设有测试软件的其他电脑主机相连接，所述USB2.0主控芯片与所述第一 FPGA相连接，所述USB2.0主控芯片具有I2C接口，所述I2C接口接入所述电平转换电路和所述第一 FPGA之间的I2C总线上。第一主板上设置USB2.0接口和USB2.0主控芯片的目的是为了能够兼容传统的基于USB2.0的图像传输装置而预留的。应用USB2.0接口时，电脑主机的测试软件可以不使用PC1-E接口和第二主板，可以将待测摄像头的配置信息经过USB2.0接口发送给USB2.0主控芯片，USB2.0主控芯片将待测摄像头的配置信息以I2C协议的方式发送出去，经电平转换电路转换成与待测摄像头兼容的电平后发送到待测摄像头并行接口上；待测摄像头启动工作后，将图像数据经摄像头并行接口发送到第一主板上，经电平转换电路转换成与第一 FPGA兼容的电平后发送给第一 FPGA进行处理，第一 FPGA再将处理后的图像数据发送给USB2.0主控芯片，图像数据通过USB2.0接口上传给电脑主机的测试软件。
[0029]本实用新型基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置的传输控制方法，包括第二主板的传输控制和第一主板的传输控制，第二主板的传输控制包括如下步骤:
[0030]a、电脑主机的测试软件发送待测摄像头的配置信息，由电脑主机设有的驱动层打包为PC1-E数据包，经PC1-E接口发送给PC1-E桥接芯片；
[0031]b、PC1-E桥接芯片将PC1-E数据包中的配置信息数据存入其内部相应的寄存器后，取得局部总线的控制权，以直接从读写模式向局部总线发送待测摄像头的配置信息数据；
[0032]C、第二 FPGA收到局部总线上的配置信息数据并将其转换为串行的LVDS信号发送到LVDS接口，并传输给第一主板处理；
[0033]d、待测摄像头配置信息全部发送完毕后，电脑主机的测试软件启动PC1-E桥接芯片的DMA工作模式，等待接收图像数据。
[0034]f、第一主板收到配置信息数据后启动待测摄像头工作，待测摄像头开始向第一主板发送图像数据，
[0035]g、第一主板将图像数据从存储器中读出，发送到LVDS接口，第二主板的第二 FPGA从LVDS接口接收图像数据存入其内部存储空间，并在PC1-E桥接芯片的DMA工作模式启动后，发送图像数据到局部总线上；
[0036]h、PC1-E桥接芯片以DMA的工作模式从局部总线读图像数据并发送到PC1-E接口供电脑主机的测试软件读取处理；
[0037]第一主板的传输控制包括如下步骤:
[0038]j、第一主板的第一 FPGA从LVDS接口接收第二主板发来的串行LVDS信号，并将串行LVDS信号转换为并行信号，从中获得摄像头的配置信息，以I2C通信的方式发送出去，经电平转换电路转换城与待测摄像头兼容的电平后，再经摄像头并行接口送给待测摄像头；
[0039]k、第一主板的第一 FPGA根据第二主板发来的待测摄像头的配置信息，对待测摄像头的供电电源和工作时钟进行控制；[0040]1、待测摄像头启动工作后，待测摄像头将图像数据和同步信号经待测摄像头并行接口后，再经电平转换电路转换成与第一主板兼容的电平后送给第一 FPGA ;
[0041]m、第一 FPGA将图像数据存入存储器，在第一 FPGA收到第二主板发来的启动图像传输命令后，将图像数据读出存储器并转换为LVDS信号发送给第二主板。
[0042]以上实施例是参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本实用新型的实质的情况下，都落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:包括第一主板和第二主板，所述第一主板通过摄像头并行接口与待测摄像头相连接，所述第一主板上设有具有第一编程配置芯片的第一 FPGA、存储器和电平转换电路，所述第一编程配置芯片用以存储所述第一 FPGA的内部逻辑电路数据；所述存储器在所述第一 FPGA的控制下，用以存储待测摄像头传输的图像数据；所述电平转换电路用以将数据电平在待测摄像头工作电平和所述第一 FPGA工作电平之间转换； 所述第二主板通过PC1-E接口与装设有测试软件的电脑主机相连接；所述第二主板上设有时钟模块、具有第二编程配置芯片的第二 FPGA和具有局部配置芯片的PC1-E桥接芯片，所述时钟模块为所述第二 FPGA和所述PC1-E桥接芯片提供同步工作时钟；所述第二编程配置芯片用以存储所述第二 FPGA的内部逻辑电路数据；所述局部配置芯片用以存储所述PC1-E桥接芯片的局部寄存器的配置数据； 所述PC1-E桥接芯片与所述电脑主机之间通过PC1-E传输协议进行数据交换，所述PC1-E桥接芯片与所述第二 FPGA之间通过局部总线传输协议进行数据交换；所述第二主板上的所述第二 FPGA与所述第一主板上的所述第一 FPGA之间通过LVDS接口相连接。
2.根据权利要求1所述的基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:所述PC1-E接口上提供两路电源，所述第二主板上还设有电压调整模块，其中一路电源经所述电压调整模块转换后为所述第二主板提供工作电压，另一路电源经所述电压调整模块转换后作为供电电源经所述LVDS接口传输给所述第一主板。
3.根据权利要求2所述的基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:所述PC1-E接口上提供+3.3V，3A和+12V，500mA两路电源，所述电压调整模块将+3.3V，3A电源的电压转换为+1.5V，+1.2V，+2.5V作为所述第二主板提供工作电压，所述电压调整模块将+12V，500mA电源电压转换 +5V，作为所述第一主板的供电电源经所述LVDS接口传输给所述第一主板。
4.根据权利要求3所述的基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:所述第一主板上还设有电压调整电路，所述电压调整电路将所述LVDS接口提供的供电电源的电压转换为所述第一主板的工作电压。
5.根据权利要求4所述的基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:所述电压调整电路将所述LVDS接口提供的供电电源的电压转换为+3.3V、+1.2V和+2.5V电压作为所述第一主板的电路工作电压。
6.根据权利要求1所述的基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:所述第一主板为待测摄像头提供三路可软件调节的供电电源，分别为AVDD、DVDD和DOVDD，所述第一主板上还设有摄像头电源控制电路，所述摄像头电源控制电路在所述第一 FPGA的控制下完成对三路电压的调节。
7.根据权利要求6所述的基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:所述AVDD为待测摄像头提供2.5V、2.8V、1.8V、1.5V和3.3V供电电压中的至少一种；所述DVDD为待测摄像头提供1.8V、1.5V、1.2V、2.8V和3.3V供电电压中的至少一种；所述DOVDD为待测摄像头提供1.8V、1.5V、2.5V、2.8V和3.3V供电电压中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:在所述第一主板上电或待测摄像头执行关闭图像输出命令后，所述摄像头电源控制电路控制待测摄像头的供电电压为零。
9.根据权利要求1所述的基于PC1-E接口的摄像头图像传输装置，其特征在于:所述第一主板上还设有具有USB2.0接口的USB2.0主控芯片，所述USB2.0主控芯片通过所述USB2.0接口与装设有测试软件的其他电脑主机相连接，所述USB2.0主控芯片与所述第一FPGA相连接，所述USB2.0主控芯片具有I2C接口，所述I2C接口接入所述电平转换电路和所述第一 FPG A之间的I2C总线上。
【文档编号】H04N5/232GK203675243SQ201420021903
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】张银凤, 钟岳良, 许克亮, 林浩 申请人:昆山丘钛微电子科技有限公司