基于基于FULL型型Camera Link的高清彩色图像采集系统的设计的高清彩色图像采集系统的设计
提出一个基于Full型Camera Link的高清彩色图像采集系统设计方案,采用在Full工作模式下的Camera Link作为了
相机与采集卡之间的数据传输总线,可以确保大量数据的快速、准确实时传输。详细阐述了系统内部各功能模块
的硬件电路设计思路和软件设计流程。实验结果表明，该系统能够更清晰、更直观地对实验目标进行观测，可
以采集到高分辨率的彩色图像。
随着科学技术的不断进步，人们开始在海洋探测、航空航天、现代医学等领域广泛使用数字图像处理技术对数据进行采
集、分析。目前市场上大多数视频图像采集卡都使用以太网或USB等作为数据、命令的传输接口，虽然满足了人们便捷的需
求，但要采集一些大容量的数据时，只能通过增大系统的体积、增加功能模块的办法，这样不仅造成系统体积过大，还会造成
数据传输过慢、耗用过多计算机资源、开发成本过高等问题的出现。
目前人们开始在Channel Link和LVDS等接口的基础上制定新的工业视觉产品标准，如Camera Link标准。该标准主要是
为数字视频图像应用而设计的，具有高速率、高精度、灵活性强的特点。在数字图像的采集中使用Camera Link接口
[1]
进行图
像数据的高速实时传输，并提高了系统对瞬态信号测量的精确度与准确度，同时很好地解决了高分辨率、高采样率图像的传输
问题。因此，本文提出一个基于Camera Link的高清
1 系统总体设计思路系统总体设计思路
图像采集系统的总体设计方案如图1所示，该系统主要分为三大部分：视觉相机、图像采集卡和PC。该系统的工作原
理：首先，通过Camera Link完成采集卡与相机之间的连接后，系统开始上电进行初始化，然后，相机开始进行图像采集。在
相机内部把采集到的光信号转换变成数字信号，通过串行总线Camera Link把信号传输到FPGA中进行数据分析、处理，然后
把数据传输到Flash中进行数据保存。而上位机软件通过PCI-E总线实现对图像采集的控制，把Flash存储单元中数据传送到计
算机上处理，还原捕捉到的图像
[4]
。
2 硬件设计硬件设计
2.1 Camera Link总线接口模块总线接口模块
Camera Link协议规范并简化了图像采集卡和数字摄像机之间的接口，只要存在满足标准的摄像机和图像采集卡就可以实
现物理上互联。采用低压差分信号LVDS(Low Voltage Differential Signaling)技术实现双向的串行通信，这样可以使数据传输
速率和距离大大提高，减少电磁对数据信号的干扰，确保了数据的准确性与精确度。
Camera Link接口
[1]
含有Base模式(基本配置)、Medium模式(中等配置)、Full模式(完全配置)三种传输模式，每种模式都
配有一组控制相机的信号(CC1、CC2、CC3、CC4)和一组串口通信信号(SerTFG、SerTC)。为实现高帧频图像数据的传
输，Camera Link总线在Full模式
[6]
下的工作原理如图2所示，该模式下使用3对驱动器/接收器，8个端口可以实现三组数据同
步信号的同时传输，一次传输的数据宽度可达64 bit，实现680 Mb/s图像数据的吞吐量。
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