CameraLink传输协议_camera link协议

为速度而生的Camera Link 诞生始末：上世纪90年代末，一种叫做Channel Link（简称C-Link）的芯片组在美国国家半导体实验室成功诞生。使用这种芯片的接口可以将原来只有250Mbit/s的传输速度，经过并行处理后提高到6.4Gbit/s，并且成本几乎不变。从而成为了不需要增加线缆数量就能提高数据吞吐量的完美替代方案。Channel Link使用LVDS信号模式（Low-voltage differential signaling，低压差分信号），配置有3个、4个或者8个芯片组并行传输数据，以及每个通道独立配置的同步时钟。其中3通道芯片组具有21个用于用户界面的单端输入和输出，而4通道芯片组具有28个单端输入和输出，8通道芯片组具有48个单端输入和输出。你可以简单理解为双向两车道、双向四车道和双向八车道。2000年，Channel Link在美国自动化工业学会AIA的推动下，进化为专为科学级、工业级视觉产品使用的行业标准，包括相机、线缆以及图像采集卡，由此摇身一变成为Camera Link。Camera Link本质上就是使用4通道芯片组的Channel Link版本，总吞吐量为2.38Gbit/s。在此基础上还可以并行放置3个芯片组，总吞吐量极限可超过7Gbit/s。自此，有了如此快速的数据接口，相机再向更高分辨率和更高帧速发展的时候就再无后顾之忧。

  一、CameraLink协议介绍

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标准由美国自动化工业学会AIA定制、修改并发布，其解决了接口高速传输的问题。

二、CameraLink协议物理层：

在CameraLink标准中，相机信号分为四种：电源信号、视频数据信号(ChannelLink标准)、相机控制信号、串行通信信号。

视频数据信号部分是Cameralink的核心，该部分本质就是ChannelLink协议。该协议主要包括5对差分线，分别是X0-~X0+、X1-~X1+、X2-~X2+、X3-~X3+、Xclk-~Xclk+；视频部分发送端将28位的数据和一个时钟信号按照7:1比例将数据并串转换成5对差分对，接收端将5对差分信号转换成28位的数据信号和一路时钟信号。28位视频数据信号包括4位视频控制信号和24位图像数据信号。

4位视频控制信号包括：

FVAL：帧同步信号。当FVAL为高时表示相机正输出一帧有效图像数据。

LVAL：行同步信号。当FVAL和LVAL同时为高时，表示相机正输出一行有效图像数据。

DVAL：数据有效信号。当FVAL和LVAL同时为高时，DVAL为高表示相机正输出有效的图像数据。该信号可用可不用，也可以作为数据传输中的校验位。

SPACE：保留信号。

CLOCK：这一信号为图像的像素时钟，在行有效期内像素时钟的上升沿图像数据稳定。需要说明的是，CLOCK信号单独采用一对LVDS信号传输，不管相机是否处于工作状态，CLOCK信号都时钟有效。ChannelLink协议之所以能在4对信号线中传输28位数据，就是因为对CLOCK信号7倍频的效果。

Cameralink定义了四对LVDS线缆用来实现对相机的控制，它们被定义为相机的数据信号和图像采集卡的输出信号，这四对信号的命名及作用如下：

Camera Control 1（CC1）:EXSYNC(外部同步信号）下降沿触发读出数据

Camera Control 2(CC2)：PRIN（像素重置）低电平有效

Camera Control 3(CC3)：FORWARD-高电平有效，低电平翻转

Camera Control 4(CC4)：保留信号（未定义）

CameraLink标准定义了2对LVDS线缆用来实现相机和图像采集卡之间的异步串行通信控制，相机和图像采集卡至少应该支持9600波特率。这两个串行信号分别如下：

SerTFG：相机串行行输出端至图像采集卡串行输入端。

SerTC：图像采集卡串行输出端至相机串行输入端。

Cameralink协议规定，串行接口有一位开始和一位停止位，没有奇偶校验也没有握手。

       由于单路ChannelLink只能传输28位数据，有些相机为了提高传输数据的效率，需要多路ChannelLink，按照使用要求的不同，视频传输模式分为5种模式：lite、base、medium、full和80bit。

       以base模式为例，base模式发送器在每个时钟里发送28bits数据，包括4bits的图像控制信号和24bits的图像数据，24bits数据可以是一个像素点的24-bitRGB数据、3个像素点的8-bit黑白数据等多种配置方式。