一种Coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换系统及方法与流程

一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换系统及方法
技术领域
1.本发明涉及高速图像接口数据传输领域，具体涉及一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换系统及方法。


背景技术：

2.在工业领域和军用领域，高分辨率的相机输出的带宽非常高，需求越来越广泛。coaxpress是一种非对称的高速点对点串行通信数字接口协议，得到了世界范围内的认可，该协议容许设备通过单根同轴电缆以高达6.25gbps的速度传输数据进行连接，同时还支持传输速度为20mbps的上行链路用于控制和配置数据通道。对于更高的传输速度，可以采用多条链路叠加的方式，以提供数倍于单根同轴电缆的传输带宽；coaxpress数据传输的同轴线缆在向真空灌实验中穿孔非常困难，光纤穿孔则相对容易，所以将高分辨率图像接口转换成光纤接口有着迫切的需求；光纤传输则为coaxpress 得到更好的测试和应用提供了支持。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换系统及方法，具体方案如下：
4.作为本发明的第一方面，提供一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换系统，所述系统包括协议解析子系统、数据汇总子系统和数据分发子系统；
5.所述协议解析子系统用于对输入的数据流进行解析，生成若干个图像数据流；
6.所述数据汇总子系统用于将协议解析子系统生成的每个图像数据流进行汇总，形成汇总数据流；
7.所述数据分发子系统用于将数据汇总子系统中生成的汇总数据流进行分发。
8.进一步地，所述协议解析子系统包括跨时钟fifo模块、coaxpress协议解析模块和像素解析模块；
9.所述跨时钟fifo模块用于将输入数据流的传感器时钟域转换成系统时钟域；
10.所述coaxpress协议解析模块用于对跨时钟fifo模块处理过的数据流，去除包头信息和生成纯图像数据流；
11.所述像素解析模块用于对图像数据流进行数据格式转换，将多个字节的并行图像数据流转换成单个像素排列的图像数据流，将图像数据流缓存至协议解析子系统中的流数据buffer中，并将每个图像数据流的包长信息缓存到包长buffer中。
12.进一步地，所述数据汇总子系统具体用于：通过读取包长buffer中的包长信息，依次从每个流数据buffer通道读取相应包长的图像数据流，存入到下一级数据流buffer中。
13.进一步地，所述数据分发子系统包括读fifo模块和组包模块；
14.所述读fifo模块用于从汇总数据流中依次读取固定长度的图像数据流到数据分发子系统的数据流buffer中；
15.所述组包模块用于为每个通道生成一个预设字节长的包头，并从数据分发子系统的数据流buffer中读取固定长度的数据流组成完整的数据包通过光纤发送出去。
16.作为本发明的第二方面，提供一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换方法，所述方法包括：
17.步骤1，将接收的数据流输入到协议解析子系统；
18.步骤2，通过所述协议解析子系统对输入的数据流进行解析，生成若干个图像数据流；
19.步骤3，通过数据汇总子系统将步骤2中生成的每个图像数据流进行汇总，形成汇总数据流；
20.步骤4，通过数据分发子系统将步骤3中生成的汇总数据流进行分发。
21.进一步地，步骤2具体包括：
22.步骤2.1，通过协议解析子系统中的跨时钟fifo模块将输入数据流的传感器时钟域转换成系统时钟域；
23.步骤2.2，通过协议解析子系统中的coaxpress协议解析模块处理步骤 2.1中的数据流，去除包头信息，生成纯图像数据流；
24.步骤2.3，通过协议解析子系统中的像素解析模块对图像数据流进行数据格式转换，将多个字节的并行图像数据流转换成单个像素排列的图像数据流；
25.步骤2.4，将步骤2.3中生成的图像数据流缓存至协议解析子系统中的流数据buffer中，并将每个图像数据流的包长信息缓存到包长buffer中。
26.进一步地，步骤3具体包括：通过读取包长buffer中的包长信息，依次从每个流数据buffer通道读取相应包长的图像数据流，存入到下一级数据流buffer中。
27.进一步地，步骤4具体包括：
28.步骤4.1，通过数据分发子系统的读fifo模块从步骤3中的汇总数据流中依次读取固定长度的图像数据流到数据分发子系统的数据流buffer中；
29.步骤4.2通过数据分发子系统的组包模块为每个通道生成一个预设字节长的包头，并从步骤4.1的数据流buffer中读取固定长度的数据流组成完整的数据包通过光纤发送出去。
30.本发明具有以下有益效果：
31.本发明，在实现coaxpress高速图像接口协议与光纤传输接口转换时，按照功能模块化之设计原则，设计了协议解析子系统、数据汇总子系统、数据分发子系统等，数据流输入到协议解析子系统，实现coaxpressversion1.1协议格式的解析操作，形成图像数据流，在数据汇总子系统和数据分发子系统控制下，将图像数据流传送至相应的光纤通道中输出，使本发明可实现最高16路视频流数据同时输入，4路光纤数据同时输出。
附图说明
32.图1为本发明实施例提供的一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换系统框架示意图；
33.图2为本发明实施例提供的协议解析子系统的架构示意图；
34.图3为本发明实施例提供的数据汇总子系统的架构示意图；
35.图4为本发明实施例提供的数据分发子系统的架构示意图；
36.图5为本发明实施例提供的一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换方法流程示意图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
38.如图1所示，作为本发明的第一实施例，提供一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换系统，该系统在实现coaxpress高速图像接口协议与光纤传输接口转换时，按照功能模块化的设计原则，设计了协议解析子系统、数据汇总子系统和数据分发子系统。
39.某型号高速相机中高分辨率线阵传感器的刷新频率可配置，最高 20000khz，传感器有效像素为23360个，每个像素值量化位数为12bit，分为4个coaxpress接口传输，每个通道最高6.25gbps，coaxpress高速图像接口协议与光纤传输接口的转换电路需要从coaxpress接口接收数据流转换为视频流从光纤接口输出。下面以单个相机为例进行说明：
40.首先使系统上电自检，初始化相机，coaxpress接口收到相机发出的idle 数据，确保相机连接正常；
41.自检完成后，系统正常启动，接收coaxpress相机的高速数据流，最高 6.25gbps x4，将接收到的高速数据流输入到协议解析子系统。
42.所述协议解析子系统用于对输入的数据流进行解析，根据coxxpressversion1.1协议格式解析出图像数据流。
43.优选地，如图2所示，所述协议解析子系统包括跨时钟fifo模块、 coaxpress协议解析模块和像素解析模块。
44.所述跨时钟fifo模块用于将输入数据流的传感器时钟域转换成系统时钟域；
45.像素排序模块按照先到先发的模式对收集到的像素值序列进行缓存，每个像素数据位宽为8bit，将四个像素数据作为一个基本的像素包单元；
46.缓存过程中以乒乓方式按照coaxpress协议规定格式，在视频流中添加包头等信息；
47.所述coaxpress协议解析模块用于对跨时钟fifo模块处理过的数据流，去除包头信息和生成纯图像数据流；
48.所述像素解析模块用于对图像数据流进行数据格式转换，将4个字节的并行图像数据流转换成单个像素排列的图像数据流，将图像数据流缓存至协议解析子系统中的流数据buffer中，并将每个图像数据流的包长信息缓存到包长buffer中。
49.如图3所示，所述数据汇总子系统用于将协议解析子系统生成的每个图像数据流进行汇总，通过读取包长buffer中的包长信息，依次从每个流数据buffer通道读取相应包长的图像数据流，存入到下一级数据流buffer中，输入位宽为16bit，输出为64bit。
50.所述数据分发子系统用于将数据汇总子系统中生成的汇总数据流进行分发，如图4所示，所述数据分发子系统包括读fifo模块和组包模块；
51.所述读fifo模块用于从汇总数据流中依次读取固定长度的图像数据流到数据分发子系统的数据流buffer中；
52.所述组包模块用于为每个通道生成一个64字节长的包头，并从数据分发子系统的数据流buffer中读取固定长度的数据流组成完整的数据包通过光纤发送出去。
53.本发明，在实现coaxpress高速图像接口协议与光纤传输接口转换时，按照功能模块化之设计原则，设计了协议解析子系统、数据汇总子系统、数据分发子系统等，数据流输入到协议解析子系统，实现coaxpressversion1.1协议格式的解析操作，形成图像数据流，在数据汇总子系统和数据分发子系统控制下，将图像数据流传送至相应的光纤通道中输出，使本发明可实现最高16路视频流数据同时输入，4路光纤数据同时输出的性能。
54.如图5所示，作为本发明的第二实施例，还提供一种coaxpress高速图像接口与光纤传输接口的转换方法，所述方法包括：
55.步骤1，将接收的数据流输入到协议解析子系统；
56.步骤2，通过所述协议解析子系统对输入的数据流进行解析，生成若干个图像数据流；
57.步骤3，通过数据汇总子系统将步骤2中生成的每个图像数据流进行汇总；
58.步骤4，通过数据分发子系统将步骤3中生成的汇总数据流进行分发。
59.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。