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CameraLink 图像采集接口电路1．Camera Link 标准概述Camera Link 技术标准是基于 National Semiconductor 公司的 Channel Link 标准发展而来的，而 Channel Link 标准是一种多路并行 LVDS 传输接口标准 低压差分信号（ LVDS ）是一种低摆幅的差分信号技术，电压摆幅在 350mV 左右，具有扰动小，跳变速率快的特点，在无失传输介质里的理论最大传输速率在 1.923Gbps 90 年代美国国家半导体公司（ National Semiconductor ）为了找到平板显示技术的解决方案，开发了基于 LVDS 物理层平台的 Channel Link 技术此技术一诞生就被进行了扩展，用来作为新的通用视频数据传输技术使用如图1 所示， Channel Link 由一个并转串信号发送驱动器和一个串转并信号接收器组成，其最高数据传输速率可达 2.38G 数据发送器含有 28 位的单端并行信号和 1 个单端时钟信号，将 28 位 CMOS/TTL 信号串行化处理后分成 4 路 LVDS 数据流，其 4 路串行数据流和 1 路发送 LVDS 时钟流在 5 路 LVDS 差分对中传输。

接收器接收从 4 路 LVDS 数据流和 1 路 LVDS 时钟流中把传来的数据和时钟信号恢复成 28 位的 CMOS/TTL 并行数据和与其相对应的同步时钟信号图1 camera link 接口电路2．Channel Link 的多路复用（Camera Link 标准）标准的 Camera Link 是由多路 Channel Link 复用而成的，不仅包含相机图像数据信号和时钟信号，而且还包含相机的控制信号和串行通信信号 Camera Link 的接口配置包括：基本模式 (Base Configuration) 、中级模式 (Medium Configuration) 、完整模式 (Full Configuration) 在基本模式中，一对 Channel Link 信号发送驱动器和接收器随同 4 对用来控制相机的 RS- 644 LVDS 收发器和 2 对用来协调相机和采集卡间串行通信的 RS- 644 LVDS 收发器协同工作一对 Channel Link 信号发送驱动器和接收器仅局限于 28 位并行视频数据传输，因此基本模式就不能够满足所有的视频传输情况中级模式包括 2 对 Channel Link 信号发送驱动器与接收器和与之随同的用于相机控制和串行通信的 LVDS 线对。

中级模式最高可传输 56 位并行视频数据完整模式包括了 3 对 Channel Link 信号发送驱动器和接收器和与之随同的用于相机控制和串行通信的 LVDS 线对完整模式最高可传输 84 位的视频数据 图 2 Camera Link 接口的配置模式关于 Camera Link 的各种接口配置模式如图 2 所示，基本模式配置下只需要一条标准的电缆连接相机和图像采集卡，而中级模式和完整模式的配置下，则需要 2 条标准电缆四、Channel Link 标准的端口和端口分配1 ．端口定义一个端口定义为一个 8 位的字，在这个 8 位的字中，最低的 1 位（ LSB ）是 bit0 ，最高的 1 位（ MSB ）是 bit7 Camera Link 标准使用 8 个端口，即端口 A 至端口 H 2 ．端口分配在基本配置模式中，端口 A 、 B 和 C 被分配到唯一的 Camera Link 驱动器 / 接收器对上；在中级配置模式中，端口 D 、 E 和 F 被分配到第二个驱动器 / 接收器对上；在完整配置模式中，端口 A 、 B 和 C 被分配到第一个驱动器 / 接收器对上，端口 D 、 E 和 F 被分配到第二个驱动器 / 接收器对上，端口 G 和 H 被分配到第三个驱动器 / 接收器对上（见图2 ） 。

表 1 给出了三种配置的端口分配， Camera Link 芯片及连接器的使用数量情况表1 3种配置模式的端口分配配置模式 端口 芯片数量 连接器数量基本 A,B,C 1 1中级 A,B,C,D,E,F 2 2完整 A,B,C,D,E,F,G, H 3 2每一个 Camera Link 驱动器都有标注着从 TX0 至 TX27 的 28 个数据输入引脚，相应的接收器有标注着从 RX0 至 RX27 的 28 个数据输出引脚3 ．端口的位分配从表2 中我们可以看出在 3 种 Camera Link 配置模式中，图像数据位是怎样分配到端口的这种位分配方式已经被应用于市场上最流行的相机上了表2 Camera Link 接口的端口分配驱动器输入信号 对应芯片引脚Strobe TxCLK Out/TxCLK InLVAL TX/RX24FVAL TX/RX25DVAL TX/RX26Spare TX/RX23PortA0 ， PortD0 ， PortG0 TX/RX0PortA1 ， PortD1 ， PortG1 TX/RX1PortA2 ， PortD2 ， PortG2 TX/RX32PortA3 ， PortD3 ， PortG3 TX/RX3PortA4 ， PortD4 ， PortG4 TX/RX4PortA5 ， PortD5 ， PortG5 TX/RX6PortA6 ， PortD6 ， PortG6 TX/RX27PortA7 ， PortD7 ， PortG7 TX/RX5PortB0 ， PortE0 ， PortH0 TX/RX7PortB1 ， PortE1 ， PortH1 TX/RX8PortB2 ， PortE2 ， PortH2 TX/RX9PortB3 ， PortE3 ， PortH3 TX/RX12PortB4 ， PortE4 ， PortH4 TX/RX13PortB5 ， PortE5 ， PortH5 TX/RX14PortB6 ， PortE6 ， PortH6 TX/RX10PortB7 ， PortE7 ， PortH7 TX/RX11PortC0 ， PortF0 TX/RX15PortC1 ， PortF1 TX/RX18PortC2 ， PortF2 TX/RX19PortC3 ， PortF3 TX/RX20PortC4 ， PortF4 TX/RX21PortC5 ， PortF5 TX/RX22PortC6 ， PortF6 TX/RX16PortC7 ， PortF7 TX/RX17如果只用端口 D 和 G ，那么它们与器件的连接方法与端口 A 相同。

同样，如果使用端口 E 和 H ，它们与器件连接方法同端口 B 的相同，端口 F 的与端口 C 的相同如果相机在每个周期内仅输出 1 个像素，那么就使用分配给像素 A 的端口；如果相机在每个周期内输入 2 个像素，那么使用分配像素 A 和像素 B 的端口；如果在每个周期内输出 3 个像素，那么使用分配给像素 A 、 B 和 C 的端口；依次类推至相机每周期输出 8 个像素，那么分配给 A ～ H 的 8 个端口都将被使用五；Camera Link 连接器与电缆引脚定义Channel Link 的高速速率传输使选择连接器和电缆这一环节变得非常重要必须严格依照 Camera Link 标准中关于对连接器与电缆的引脚定义去设计相机和采集卡的相关连接信号1. 连接器连接器规定的制造商是 3M 公司，其规格化的 3M 26-pin MDR （ Mini D Ribbon ）产品是 Channel Link 的标准连接器（如图 3 所示） ，故而 Camera Link 标准的连接器也选择此型号图3 26-pin MDR 连接器当将这些连接器安装到一个相机或者图像采集卡上时要用到插槽（如图4 所示） 。

插槽上的连接器固定螺母要与标准的 Camera Link 电缆连接器上的固定螺丝匹配图4 26-pin MDR 连接器插槽示意图2 ．电缆3M 按照 Camera Link 标准设计了一种专门用于相机和图像采集卡之间的集成电缆这种双绞屏蔽电缆能够满足高速差分信号应用中的所有严格要求 3M 电缆产品的通用型号为 14X23 — SZLB — XXX — OLC 它的有效长度在 1m 至 10m 之间另外，它有 2 种外壳可供选择关于电缆的选型参数说明如图5 所示本设计中采用的是 14B23 — SZLB — 200 — OLC ，即带固定螺丝的 2m 长电缆图5 3M 电缆产品选型说明图3 ．连接器的引脚分布表4 给出了安装于相机或者图像采集卡上的 26-pin MDR 连接器的引脚定义表4 MDR-26 连接器引脚定义中级、完整配置模式 基本配置模式（含控制与串行通信）相机端 图像采集卡端Channel Link 信号 电缆相机端图像采集卡端连接器Channel Link 信号1 1 Inner shield Inner shield 1 1 Inner shield14 14 Inner shield Inner shield 14 14 Inner shield2 25 Y0- PAIR1- 2 25 X0-15 12 Y0+ PAIR1+ 15 12 X0+3 24 Y1- PAIR2- 3 24 X1-16 11 Y1+ PAIR2+ 16 11 X1+4 23 Y2- PAIR3- 4 23 X2-17 10 Y2+ PAIR3+ 17 10 X2+5 22 Yclk- PAIR4- 5 22 Xclk-18 9 Yclk+ PAIR4+ 18 9 Xclk+6 21 Y3- PAIR5- 6 21 X3-19 8 Y3+ PAIR5+ 19 8 X3+7 20 100Ω PAIR6+ 7 20 SerTC+20 7 Terminated PAIR6- 20 7 SerTC-8 19 Z0- PAIR7- 8 19 SerTFG-21 6 Z0+ PAIR7+ 21 6 SerTFG+9 18 Z1- PAIR8- 9 18 CC1-22 5 Z1+ PAIR8+ 22 5 CC1+10 17 Z2- PAIR9+ 10 17 CC2+23 4 Z2+ PAIR9- 23 4 CC2-11 16 Zclk- PAIR10- 11 16 CC3+24 3 Zclk+ PAIR10+ 24 3 CC3-12 15 Z3- PAIR11+ 12 15 CC4+25 2 Z3+ PAIR11- 25 2 CC4-13 13 Inner shield Inner shield 13 13 Inner shield26 26 Inner shield Inner shield 26 26 Inner shield4 ．屏蔽Camera Link 标准推荐连接器和电缆的内部屏蔽（ Inner shield ）与相机的数字地连接。

同时， Camera Link 标准还推荐了图像采集卡的内部屏蔽引脚要通过一个 0Ω 的电阻与数字地相连另外，没有用到的线对应在两端各接一个 100Ω 的终端电阻六、Camera Link 标准下的相机信号种类在 Camera Link 标准中，相机信号分为四种：1 ）相机控制信号，2 ）视频数据，3 ）电源信号4 ）串行通信信号1 ．相机控制信号在接口的三种配置当中，都有 4 条 RS-644 线对用来实现相机的控制制造商可以自由定义这些信号以满足他们产品的特殊性这些信号定义为图像采集卡的输出和相机的输入，一般情况下将这些信号命名 为： Camera Control1(CC1), Camera Control2(CC2), Camera Control3(CC3), Camera Control4(CC4) 。