基於PXIe介面的CoaXpress高速相機影像採集、回放

PXIe簡介

PCI eXtensions for Instrumentation or PXI is a computer-based hardware and software platform for test and measurement systems. Developed in the late 1990s as an open industry standard based on the compact PCI (cPCI) computer bus, PXI provides a basis for complex, rugged, modular instrumentation systems. The PXI standard is governed by the PXI Systems Alliance (PXISA) which maintains and controls the evolution of the standard to insure interoperability of instruments from hundreds of vendors. PXI Express or PXIe is a subset of the PXI standard that replaces PXI』s parallel data bus with a high-speed serial interface. PXIe provides the most advantages for modular instruments like digitizers or arbitrary waveform generators which often need to transfer large amounts of data. For example, state-of-the-art PXIe products from Spectrum incorporate a fast interface that can stream at rates of up to 1.7 GB/s.
簡單來說,PXIe就是在PCIe匯流排上做了一些擴展,擴展訊號主要是為了滿足高精度、高速、同步等測試測量應用。
下面一張圖來自簡儀科技網站,該公司目前是中國主要的PXIe系統提供商,從圖上可以看出,PXIe實際上就是一台特殊的工控機,每個卡槽可以插入不同功能的板卡,組成一個複雜的系統。

CoaXpress簡介

CoaXPress ( CXP ) 是為機器視覺應用中的高速影像數據傳輸而開發的數字介面標準,用於替代cameralink介面,可以提高更大的數據吞吐率、支援更高的相機幀速率。CoaXPress 主要用於數字成像應用,但也適用於通用數字數據的高速傳輸。CXP目前已經發展到了2.0,介面速率12.5Gbps/s

下圖是Mikrotron公司的一款CoaXpress介面相機,藉助CoaXPress介面,在1280*864尺寸下,可以提供高達2050fps的幀速

系統簡介

系統使用Xilinx K7410T FPGA,板卡設計為FMC標準介面,同時使用FMC子卡與其搭配,組合成一個CXP Grabber,該Grabber作為PXIe系統的一個模組,與高速硬碟陣列(最高速度1.6GB/s)配合使用,可以進行高速影像數據的採集、流盤應用。

C#上位機軟體

上位機使用C# 軟體編寫,C# 是一個開源、跨平台、面向對象的程式語言,使用非常編輯。

下圖是正在進行影像流盤存儲

下圖是正在進行影像回放

FPGA軟體

FPGA使用VIVADO 2017.3作為開發工具,通過GTX收發器實現與相機CoaXpress介面的通訊,然後通過PCIe與上位機進行高速數據傳輸、通訊;

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