基于FPGA的CameraLink视频开发案例 |
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前 言 CameraLink协议 CameraLink协议是一种专门针对机器视觉应用领域的串行通信协议,它使用低压差分信号(LVDS)进行数据的传输和通信。CameraLink标准是在ChannelLink标准的基础上多加了6对差分信号线,其中4对用于并行传输相机控制信号,另外2对用于相机和图像采集卡之间的串行通信(本质就是UART的两根线)。 CameraLink标准的视频传输模式分为三种:Base模式、Medium模式、Full模式。其中每个端口为8位数据,CameraLink标准的规定标准时钟频率最大为85MHz。 ![]() CameraLink + FPGA架构视频采集系统 采用CameraLink + FPGA架构的视频采集与传输系统,既可实现符合CameraLink协议的数字相机,采集卡之间的通信与控制,同时实现对图像数据采集、转换、缓存、实时处理、输出等。该架构系统稳定性可靠,精度高,不易受干扰,具有较强的通用性、实用性和扩展性,灵活性也大大增强。CameraLink技术现已广泛应用于航空航天、军事、医疗、交通等领域。 ![]() 创龙科技(Tronlong)的Kintex-7、Zynq-7045/7100等FPGA板卡已实现CameraLink视频采集与处理方案。本文将为您分享基于Kintex-7 FPGA评估板的CameraLink视频开发案例。 1 硬件平台 本文基于创龙科技TLK7-EVM评估板进行演示。 TLK7-EVM是一款基于Xilinx Kintex-7系列FPGA设计的高端评估板,由核心板和评估底板组成。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证,稳定可靠,可满足各种工业应用环境。 评估板接口资源丰富,引出FMC、SFP+、PCIe、SATA、HDMI等接口,方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。 ![]() 开发案例主要包括: ● CameraLink、SDI、HDMI、PAL视频输入/输出案例 ● 高速AD(AD9613)采集 + 高速DA(AD9706)输出案例 ● AD9361软件无线电案例 ● UDP(10G)光口通信案例 ● UDP(1G)光口通信案例 ● Aurora光口通信案例 ● PCIe通信案例 案例源码、产品资料(用户手册、核心板硬件资料、产品规格书)可点击下方链接或扫码二维码获取。 http://site.tronlong.com/pfdownload ![]() 扫描下方二维码,即可申请TLK7-EVM评估板进行快速评估,免费哦! ![]() 2 案例功能 案例功能:评估板通过FMC视频模块TLCameraLinkF的CameraLink接口进行分辨率为1280x1024的视频采集,并通过TLCameraLinkF模块的HDMI接口将采集到的视频进行输出。 ![]() 程序功能框图 3 案例演示 本案例支持三款CameraLink相机,具体说明如下。 ![]() Full模式硬件连接方法 如采用Full模式,创龙科技的TLCameraLinkF模块连接至评估板FMC2接口,评估板J1跳线帽选择1.8V档位,以配置FMC IO的BANK电压为1.8V。 将CameraLink相机的CL0通过数据线连接至TLCameraLinkF模块的CameraLink1接口,将CameraLink相机的CL1通过数据线连接至TLCameraLinkF模块的CameraLink2接口,将HDMI显示屏通过数据线连接至TLCameraLinkF模块的HDMI OUT接口。 ![]() Base模式硬件连接方法 如采用Base模式,将创龙科技的TLCameraLinkF模块连接至评估板FMC2接口,评估板J1跳线帽选择1.8V档位,以配置FMC IO的BANK电压为1.8V。 将CameraLink相机的CL0通过数据线连接至TLCameraLinkF模块的CameraLink1接口,将HDMI显示屏通过数据线连接至TLCameraLinkF模块的HDMI OUT接口。 ![]() 下面对三款不同型号的CameraLink相机在Full/Base模式下的操作进行演示。 (1)黑白CameraLink相机RS-A5241-CM107-S00,Full模式 请运行Full模式程序,即可看到串口调试终端打印如下信息。请先输入"1"选择相机型号为RS-A5241-CM107-S00,再输入"1"选择为Full模式。配置完成后,即可看到HDMI显示屏输出黑白图像。 ![]() ![]() (2)彩色CameraLink相机RS-A5241-CC107-S00,Full模式 请运行Full模式程序,即可看到串口调试终端打印如下信息。请先输入"2"选择相机型号为RS-A5241-CC107-S00,再输入"1"选择为Full模式。配置完成后,即可看到HDMI显示屏输出彩色图像。 ![]() ![]() 备注:由于彩色CameraLink相机RS-A5241-CC107-S00无白平衡功能,故图像颜色偏绿。 (3)黑白CameraLink相机RS-A5241-CM107-S00,Base模式 请运行Base模式程序,即可看到串口调试终端打印如下信息。请先输入"1"选择相机型号为RS-A5241-CM107-S00,再输入"2"选择为Base模式。配置完成后,即可看到HDMI显示屏输出黑白图像。 ![]() ![]() (4)CameraLink相机RS-A5241-CC107-S00,Base模式 请运行Base模式程序,即可看到串口调试终端打印如下信息。请先输入"2"选择相机型号为RS-A5241-CC107-S00,再输入"2"选择为Base模式。配置完成后,即可看到HDMI显示屏输出彩色图像。 ![]() ![]() 备注:由于彩色CameraLink相机RS-A5241-CC107-S00无白平衡功能,故图像颜色偏绿。 (5)黑白CameraLink相机MVC1381SAM-CL60-S00,Base模式 请运行Base模式程序,即可看到串口调试终端打印如下信息。请输入"3"选择相机型号为MVC1381SAM-CL60-S00。配置完成后,即可看到HDMI显示屏输出黑白图像。 ![]() ![]() 4 关键代码 MicroBlaze裸机源码为"sw\baremetal_demo\project\cameralink_display\src\",关键代码说明如下。 (1) main函数。 ![]() ![]() ![]() (2)初始化VDMA,将采集到的视频数据缓存至DDR,再进行HDMI视频输出。 ![]() (3)初始化Sil9022A。 ![]() (4)初始化AXIS Switch IP核。 ![]() 初始化Sensor Demosaic IP核,以将彩色CameraLink相机的Bayer格式视频数据转化为RGB格式。 ![]() (5)初始化Video Mixer IP核。 ![]() 备注:关于Vivado工程说明及模块/IP配置详细内容,可下载产品资料进行查看。 |
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