4-1 基于创龙C66x平台GigE工业相机图像采集案例 GigE Vision简介2

在今天的工业自动化和机器视觉领域，数字相机的接口技术发展迅速，其中GigE（千兆以太网）接口凭借其高传输速率、长距离和易于组网的特点，已经成为工业数字相机接口中的佼佼者。在本案例中，我们将探讨基于TI（德州仪器）DSP TMS320C6678和Xilinx FPGA Kintex-7平台的GigE工业相机图像采集方案。这个案例使用了创龙科技的开发板，并通过GigE Vision这一标准来实现数据采集和传输。 我们需要了解GigE Vision标准。GigE Vision是一种基于以太网通信协议开发的工业相机接口协议，它允许相机通过千兆以太网接口与计算机进行通信。GigE Vision解决了标准千兆以太网在传输速率和CPU占用率方面存在的问题。标准千兆网的数据包较小，导致传输效率不高，同时，标准千兆网在使用TCP/IP协议时，高数据传输速率下CPU占用率较高。而GigE Vision采用UDP/IP协议，使用DMA传输，极大地降低了CPU的占用率，并允许更大的数据包传输，提高了传输效率。 接下来，我们来讨论本案例中使用的硬件平台。本案例采用了TI的DSP TMS320C6678处理器，该处理器基于TI KeyStone C66x多核架构，集成了8个C66x核。每个核心的主频为1.0GHz或1.25GHz，单核性能可达40 GMACS（每秒乘加运算次数）和20 GFLOPS（每秒浮点运算次数）。此外，每个核心还配备了32 KB的L1P（程序缓存）、32 KB的L1D（数据缓存）、512 KB的L2（共享缓存），以及4 MB的多核共享内存。TMS320C6678还支持8192个多用途硬件队列，为高性能信号处理提供了强大的硬件支持。 在外部接口方面，TMS320C6678提供了包括双千兆网口、PCIe、SRIO、HyperLink、EMIF16等在内的多种高速接口，并支持I2C、SPI、UART、GPIO等常见接口。其高速性能和丰富的外设接口使得TMS320C6678非常适合进行高性能信号处理应用。 在本案例中使用的创龙科技开发板，型号为TL6678-EasyEVM，是一款高端DSP开发板。它基于TI Keystone C66x多核定点/浮点DSP TMS320C6678设计，底板采用沉金无铅工艺的4层板设计，为用户提供了一个测试平台，用于快速评估SOM-TL6678核心板的整体性能。TL6678-EasyEVM引出了CPU全部资源信号引脚，为二次开发提供了极大便利，从而可以快速进入应用层开发，减少开发难度和时间成本。 在实际应用领域方面，基于GigE接口的工业相机在CT扫描仪、机器视觉、X射线行李扫描仪、信号分析仪、雷达/声纳、可编程多核视频处理器、无线通信测试仪、视频分析服务器、超声波系统、软件无线电和高速数据采集等多个领域有着广泛的应用。 GigE Vision标准包含多个关键的技术内容，如GigVision™ Control Protocol（GVCP）、GigVision™ Stream Protocol（GVSP）、GigDevice Discovery Mechanism（GDDM）以及基于GenICam™标准的XML描述文件。GVCP运行在UDP/IPv4协议之上，负责定义如何控制和配置兼容设备、定义流通道，并提供图像传输机制。GVSP定义了数据类型和图像数据到计算机的传输机制。GDDM负责工业摄像头或其他兼容设备的IP地址获取机制。而基于GenICam™标准的XML描述文件提供了类似计算机可读的数据表文件，实现对工业摄像头的控制和图像流的获取。 总结来说，GigE Vision标准结合高性能DSP和FPGA，形成了一个强大的工业图像采集和处理平台。它在保持了与标准千兆以太网硬件兼容性的同时，通过软件层优化解决了传统千兆网在数据传输和CPU占用率方面的问题。创龙科技开发的基于TI DSP TMS320C6678和Xilinx FPGA的GigE工业相机图像采集案例，不仅展示了在工业机器视觉领域应用GigE Vision协议的优势，也提供了丰富的开发资源，方便快速开发和产品上市，为企业在激烈的市场竞争中抢占先机提供了技术基础。