前言

CameraLink協議

CameraLink協議是一種專門針對機器視覺應用領域的串行通信協議，它使用低壓差分信號(LVDS)進行數據的傳輸和通信。CameraLink標準是在ChannelLink標準的基礎上多加了6對差分信號線，其中4對用于并行傳輸相機控制信號，另外2對用于相機和圖像采集卡之間的串行通信(本質就是UART的兩根線)。

CameraLink標準的視頻傳輸模式分為三種：Base模式、Medium模式、Full模式。其中每個端口為8位數據，CameraLink標準的規定標準時鐘頻率最大為85MHz。

圖1

CameraLink + FPGA架構視頻采集系統

采用CameraLink + FPGA架構的視頻采集與傳輸系統，既可實現符合CameraLink協議的數字相機，采集卡之間的通信與控制，同時實現對圖像數據采集、轉換、緩存、實時處理、輸出等。該架構系統穩定性可靠，精度高，不易受干擾，具有較強的通用性、實用性和擴展性，靈活性也大大增強。CameraLink技術現已廣泛應用于航空航天、軍事、醫療、交通等領域。

圖2

創龍科技(Tronlong)的Kintex-7、Zynq-7045/7100等FPGA板卡已實現CameraLink視頻采集與處理方案。本文將為您分享基于Kintex-7 FPGA評估板的CameraLink視頻開發案例。

1 硬件平臺

本文基于創龍科技TLK7-EVM評估板進行演示。

TLK7-EVM是一款基于Xilinx Kintex-7系列FPGA設計的高端評估板，由核心板和評估底板組成。核心板經過專業的PCB Layout和高低溫測試驗證，穩定可靠，可滿足各種工業應用環境。

評估板接口資源豐富，引出FMC、SFP+、PCIe、SATA、HDMI等接口，方便用戶快速進行產品方案評估與技術預研。

圖3 TLK7-EVM評估板

開發案例主要包括：

? CameraLink、SDI、HDMI、PAL視頻輸入/輸出案例

? 高速AD(AD9613)采集+高速DA(AD9706)輸出案例

? AD9361軟件無線電案例

? 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

案例源碼、產品資料（用戶手冊、核心板硬件資料、產品規格書）可點擊下方鏈接或掃碼二維碼獲取。

http://site.tronlong.com/pfdownload

圖4

掃描下方二維碼，即可申請TLK7-EVM評估板進行快速評估，免費哦！

圖5

2 案例功能

案例功能：評估板通過FMC視頻模塊TLCameraLinkF的CameraLink接口進行分辨率為1280x1024的視頻采集，并通過TLCameraLinkF模塊的HDMI接口將采集到的視頻進行輸出。

圖6 程序功能框圖

3 案例演示

本案例支持三款CameraLink相機，具體說明如下。

Full模式硬件連接方法

如采用Full模式，創龍科技的TLCameraLinkF模塊連接至評估板FMC2接口，評估板J1跳線帽選擇1.8V檔位，以配置FMC IO的BANK電壓為1.8V。

將CameraLink相機的CL0通過數據線連接至TLCameraLinkF模塊的CameraLink1接口，將CameraLink相機的CL1通過數據線連接至TLCameraLinkF模塊的CameraLink2接口，將HDMI顯示屏通過數據線連接至TLCameraLinkF模塊的HDMI OUT接口。

圖7

Base模式硬件連接方法

如采用Base模式，將創龍科技的TLCameraLinkF模塊連接至評估板FMC2接口，評估板J1跳線帽選擇1.8V檔位，以配置FMC IO的BANK電壓為1.8V。

將CameraLink相機的CL0通過數據線連接至TLCameraLinkF模塊的CameraLink1接口，將HDMI顯示屏通過數據線連接至TLCameraLinkF模塊的HDMI OUT接口。

圖8

下面對三款不同型號的CameraLink相機在Full/Base模式下的操作進行演示。

（1） 黑白CameraLink相機RS-A5241-CM107-S00，Full模式

請運行Full模式程序，即可看到串口調試終端打印如下信息。請先輸入"1"選擇相機型號為RS-A5241-CM107-S00，再輸入"1"選擇為Full模式。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出黑白圖像。

圖9

 

圖10

（2） 彩色CameraLink相機RS-A5241-CC107-S00，Full模式

請運行Full模式程序，即可看到串口調試終端打印如下信息。請先輸入"2"選擇相機型號為RS-A5241-CC107-S00，再輸入"1"選擇為Full模式。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出彩色圖像。

圖11

 圖12

備注：由于彩色CameraLink相機RS-A5241-CC107-S00無白平衡功能，故圖像顏色偏綠。

（3） 黑白CameraLink相機RS-A5241-CM107-S00，Base模式

請運行Base模式程序，即可看到串口調試終端打印如下信息。請先輸入"1"選擇相機型號為RS-A5241-CM107-S00，再輸入"2"選擇為Base模式。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出黑白圖像。

 

圖13

圖14

（4） CameraLink相機RS-A5241-CC107-S00，Base模式

請運行Base模式程序，即可看到串口調試終端打印如下信息。請先輸入"2"選擇相機型號為RS-A5241-CC107-S00，再輸入"2"選擇為Base模式。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出彩色圖像。

 圖15

 

圖16

備注：由于彩色CameraLink相機RS-A5241-CC107-S00無白平衡功能，故圖像顏色偏綠。

（5） 黑白CameraLink相機MVC1381SAM-CL60-S00，Base模式

請運行Base模式程序，即可看到串口調試終端打印如下信息。請輸入"3"選擇相機型號為MVC1381SAM-CL60-S00。配置完成后，即可看到HDMI顯示屏輸出黑白圖像。

圖17

圖18

4 關鍵代碼(MicroBlaze)

MicroBlaze裸機源碼為"sw\baremetal_demo\project\cameralink_display\src\"，關鍵代碼說明如下。

（1） main函數。

 圖19

 

圖20

圖21

（2） 初始化VDMA，將采集到的視頻數據緩存至DDR，再進行HDMI視頻輸出。

 

圖22

（3） 初始化Sil9022A。

圖23

（4） 初始化AXIS Switch IP核。

 圖24

初始化Sensor Demosaic IP核，以將彩色CameraLink相機的Bayer格式視頻數據轉化為RGB格式。

 

圖25

（5） 初始化Video Mixer IP核。

 圖26

備注：關于Vivado工程說明及模塊/IP配置詳細內容，可下載產品資料進行查看。

5 技術交流群

Kintex-7 FPGA交流群：311416997、101245165

Zynq-7000交流群：645235672、193393878

6 更多推薦

新品推薦：TL6678ZH-EVM評估板（TI TMS320C6678 + Xilinx Zynq-7045/7100）