一种高性能的视频采集卡的制作方法

本实用新型属于视频采集卡技术领域，特别涉及一种高性能的视频采集卡。

背景技术：

随着机器视觉的发展，前端工业相机的传送出来的数据量越来越大，很多应用场景都要求能有效的接收前端传输过来的数据。需要数据接收端有足够高的带宽及速度进行数据有效的处理。同时要求数据采集卡有较大缓存，当接收主机任务拥塞的时候具有缓存的功能。

随着技术的发展，工业相机传输接口已经向万兆甚至更快接口演进，使用传统的万兆网卡进行万兆工业相机数据的接收的丢包问题越来越严重。最主要的原因就是传统万兆网卡高延时，低缓存容量的特性，降低了数据处理速度，导致接收端无法快速有效的接收数据。一旦接收主机任务拥塞的时候，由于没有较大缓存，导致图像数据大量丢失。

高速工业相机光接口种类有多种，其中SFP+光模块接口及QSFP+ 光模块接口两种接口最为广泛，但是一般万兆网卡上要么都是SFP+ 光模块接口要么都是QSFP+光模块接口，接口单一。外接多种不同接口的高速相机时候，需要配合多种不同接口的网卡。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供了一种集成度高，性能高的视频采集卡。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种高性能的视频采集卡：包括Flash存储器、有源差分晶振、拨码开关、加密芯片、EEPROM、至少一个JTAG接口以及至少十个GPIO接口、温度传感器；其中，采集卡为一体板形式的全高板，采集卡上还设置有FPGA芯片、内存、 PCIe接口、多个光模块接口以及多个SATA3.0接口。

优选的方案是，光模块接口包括4个SFP+接口和1个QSFP+接口，其中QSFP+接口可以复用成4个SFP+接口。

优选的方案是，采集卡有4个所述SATA3.0接口，其接收SFP+ 接口和/或QSFP+接口的数据后，进行24Gbps数据的存储。

优选的方案是，内存为直接焊接在采集卡上的DDR4颗粒；Flash 存储器为256M字节Flash存储器，可用于存储FPGA芯片的配置文件和用户数据；EEPROM为2Mbit存储器。

优选的方案是，采集卡可通过开关设置外部直流供电或者通过 PCIe接口供电，PCIe接口为PCIe3.0金手指。

优选的方案是，采集卡上集成有电源管理系统，控制FPGA芯片的多电源上电或下电时序及电压异常监控。

优选的方案是，有源差分晶振为300MHZ晶振。

优选的方案是，采集卡上设置有多个温度传感器，第一温度传感器读取采集卡本身的温度及周边空气温度，第二温度传感器读取FPGA 芯片内部温度。

优选的方案是，采集卡上设置散热风扇供电接口，采集卡根据多个温度传感器获取的温度控制散热风扇的转速。

优选的方案是，采集卡上设置有光模块接口指示灯，根据QSFP+ 接口以及SFP+接口是否与外部光模块导通而启闭。

本实用新型的有益效果：本实用新型的采集卡外部接口上集成有多个SFP+接口和一个QSFP+接口两种不同的接口。同时集成了PCIe3.0 传输接口，具有高带宽、低延时以及高缓存的功能，并且板卡上使用高速的DDR4颗粒进行数据缓存能够保证和主机间传输有足够大的带宽。

附图说明

图1是本实用新型实施例的视频采集卡的系统示意图。

图中：

1、FPGA芯片；2、内存颗粒；3、QSFP+接口；4、SFP+接口；5、 Flash存储器；6、有源差分晶振；7、EEPROM；8、第一温度传感器； 9、第二温度传感器；10、加密芯片；11、GPIO接口；12、SATA3.0 接口；13、PCIe接口；14、电源管理系统；15、外部直流电源输入接口；16、JTAG接口；17、拨码开关；18、按键；19、风扇供电接口； 20、光模块接口指示灯。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的视频采集卡为一体板形式的全高板，所有器件都在一个板卡上，采集卡上具体集成了有Flash存储器5、有源差分晶振6、拨码开关17、加密芯片10、EEPROM 7、至少一个JTAG接口16以及至少十个GPIO接口11；主要还设置有FPGA芯片1、内存颗粒2、 PCIe接口13、QSFP+接口3、多个SFP+接口4以及多个SATA3.0接口 12。

在具体的实际应用中，本实用新型的采集卡采用的FPGA芯片1 支持四个SFP+接口4和一个QSFP+接口3，提供最高80Gbps接口带宽；采用FPGA芯片1的PCIe 3.0接口，支持X8，X4，X1模式，和主机之间提供最高64Gbps传输带宽。

本采集卡上集成有4个SATA3.0接口12，在不占用CPU等任何上位机资源的情况下，可独立完成24Gbps数据的高速存储。

同时本采集卡选用的内存颗粒2为内存为直接焊接在采集卡上的 DDR4颗粒，总容量是16Gbit，可以平滑升级到32Gbit，最少支持 2400MT/s数据传输速率。选用的Flash存储器5总容量至少256Mbit，优选的为SPI Flash，用于存储FPGA程序。本采集卡上选用的高精度的有源差分晶振6，频率是300Mhz晶振，选用的EEPROM7为2M存储器。

本实用新型的采集卡具有电源管理系统14，可以满足多种供电方式，可通过外部直流供电接口15以及通过PCIe接口13供电，PCIe 接口13为PCIe3.0金手指，使采集卡既可以在PC主机上工作，也可以脱离主机，在主机外部独立工作。

优选的，采集卡上设置有光模块接口指示灯20，根据QSFP+接口 3以及SFP+接口4是否与外部光模块导通而启闭。

优选的，采集卡上设置有多个温度传感器8以及散热风扇供电接口，其中，第一温度传感器8读取采集卡本身的温度及周边空气温度，第二温度传感器9读取FPGA芯片1内部温度。

采集卡根据温度传感器8获取的温度确定是否通过风扇供电接口 19向散热风扇供电启动。

本实用新型的采集卡上还设置有按键18，用于在特殊情况下作为中断触发进行人工控制。

本实用新型中的采集卡利用了FPGA能进行并行处理及大容量内存管理的技术，降低了采集卡的数据延时，提升数据传输速率。采用单片机进行多点源管理，完成上下电时序控制及电源电压监控，具有电源保护功能。

本文中描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或超越所附权利要求所定义的范围。

尽快本文较多地使用了FPGA芯片、内存颗粒、Flash存储器、有源差分晶振、拨码开关等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都与本实用新型精神相违背。