技术文章
工业相机数据传输格式问题
日期：2013-11-08
来源：九游会J9
目前相机的接口形式包括模拟接口(PAL、NTSC、CCIR、RS170/EIA、非标准模拟制式)，数字接口(Camera Link、Channel Link、LVDS/RS422)和议一些直联式数字接口（IEEE 1394、USB、以太网Ethernet）定与视觉系统所选用相机一致，如选用数字制式还必须考虑相机的数字位数。
RS-422 及RS-644(LVDS)接口
RS-422 及RS-644(LVDS)通常是68pin 或 100pin 的高密度接口, 但各相机厂家的引脚定义不尽相同而且采集卡引脚定义也不太一样, 因此在选定相机及采集卡后，需要更换其中的一者都必须先看看引脚的信号的定义，也许需要重做信号线或做一个信号转换板。
Channel Link 接口
Channel Link是Camera Link的前身，能够与其兼容，接口的引脚较LVDS少了很多却仍然可以传输大量的数据,它也没有统一的标准接头形式, 因此各厂家的产品之间依然有差异。
Camera Link接口
Camera Link标准则是由多家工业相机和采集卡大厂共同制定出來的, 标准本身是基于Channel Link 的特性, 并定义了标准的接口, 让相机与采集卡之间的信号传输更加简单化了,同時定义了基本架构(Base Configuration), 中级架构(Medium Configuration), 及完整架构(Full Configuration) 的信号引脚规范和传输资料量。
IEEE 1394
IEEE 1394接口，（通常也被称为FireWire或者iLink）。 因为可得到的带宽被分配到需要它的全部设备，在节点上的最慢的设备将决定整个传输网络的带宽。
IEEE1394a是目前实现的版本。它支持100，200，和400 Mbit/s的带宽。 而IEEE 1394b是一个新兴的标准但还没被广泛地支持，它提供一个800 Mbit/s的带宽，最多可达3.2 Gbit / s。
1394有两种工作方式： 异步（asynchronous）方式和同步（isochronous），异步方式的设计主要是保证信息传递的可靠性，并非保证高的传输速度，它在数据的发送和接收之间通过“握手”以保证被传送的数据被收到；而同步方式则会保证带宽， 它必须牺牲握手个过程而没有保障数据被收到。
如果可提供的带宽被给予一个同步的设备，然后设备可以每125us发送一包数据。数据包的长度由指定设备的保留的带宽确定。同步设备把数据送到一个通道，其它设备都可以通过该通道同步接受数据包。 如果数据包损坏或丢失，也不能重新传送。大多数1394接口的工业相机采用同步方式并且遵循DCam协议(或称IIDC协议)。
USB 普通串口
总线(USB)是一个主从系统用于点对点通讯，目的是作为一种通用标准来取代现有的各种串行或并行的计算机I/O 协议。主控制器担任主机，端点的其它外部设备隶属于它，下位USB设备只能与主机(通常一台计算机)联系，但其它设备相互间不能通信。USB 1.1提供一个只12 Mbit/s的带宽， 因此，不太适合工业相机的图像传输。有480 Mbit/s的可提供的带宽的USB 2.0则完全能达到工业相机的数据传输速度需求。
USB也采用与1394同步方式类似的数据传输方式。USB的同步方式每125us发送一包数据。 数据包长度确定设备分配到的带宽。与1394一样，不可能实现握手，因此也只是保证带宽而没有保证信息传输的完整。同步方式数据传输可以达到90%可得到的带宽。即一部相机能请求并且被准许480 Mbit/s中的90%（理论上，8 位像素图像传输率为54 Mpixel/s）。但一些其它的总线开支通常降低可提供的带宽到实际40 Mpixel / s左右。
以太网Ethernet 作为一个局域网络协议，它起先被美国施乐公司开发，后来在与DEC和Intel合作中获得来巨大改进，Ethernet接口使用总线形或者星形结构学并且支持数据传送率达到 1 Gbit/s，但是，最通常使用的100baseT版本只能提供100Mbit/s的总线带宽。 Ethernet使用载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)存取方式。
因为Ethernet允许任何设备给任何其它或全部设备随时发送数据且无需协调，数据冲突的潜在可能就会随着网络使用设备和被传送数据的数量增大。
CSMA/CD每当数据传输冲突时指定再试，直到数据到达最后的目的地。即使有其它网络设备，例如开关和路由器， 当在一个网络上有超过两个设备时，冲突的潜在可能被大大降低，但也不能达到理论的带宽(100Mbit/s)。 100Mbits/s的理论带宽的100baseT 通常有效的数据传输速度为50Mbit/s，在考虑节点开销和冲突之后，对8位的图像数据只能达到6.25Mpixel/s，不适应多数机器视觉的应用。 由于千兆位Ethernet（1000baseT）的来临，带宽可增加到1，000Mbit/s（1Gbit/s）但其工业目的的未压缩图像数据传输协议标准目的没被完全确定。
因此，视频制式与接口的选择需要与相机一起进行综合考虑，此外，虽然目前一起直连相机（比如USB和IEEE1394）存在着价格较低，但考虑到复杂视觉系统对一些控制功能的需求和图像传输可靠性，因而直连相机并不是大多数工业应用的最佳选择。
RS-422 及RS-644(LVDS)接口
RS-422 及RS-644(LVDS)通常是68pin 或 100pin 的高密度接口, 但各相机厂家的引脚定义不尽相同而且采集卡引脚定义也不太一样, 因此在选定相机及采集卡后，需要更换其中的一者都必须先看看引脚的信号的定义，也许需要重做信号线或做一个信号转换板。
Channel Link 接口
Channel Link是Camera Link的前身，能够与其兼容，接口的引脚较LVDS少了很多却仍然可以传输大量的数据,它也没有统一的标准接头形式, 因此各厂家的产品之间依然有差异。
Camera Link接口
Camera Link标准则是由多家工业相机和采集卡大厂共同制定出來的, 标准本身是基于Channel Link 的特性, 并定义了标准的接口, 让相机与采集卡之间的信号传输更加简单化了,同時定义了基本架构(Base Configuration), 中级架构(Medium Configuration), 及完整架构(Full Configuration) 的信号引脚规范和传输资料量。
IEEE 1394
IEEE 1394接口，（通常也被称为FireWire或者iLink）。 因为可得到的带宽被分配到需要它的全部设备，在节点上的最慢的设备将决定整个传输网络的带宽。
IEEE1394a是目前实现的版本。它支持100，200，和400 Mbit/s的带宽。 而IEEE 1394b是一个新兴的标准但还没被广泛地支持，它提供一个800 Mbit/s的带宽，最多可达3.2 Gbit / s。
1394有两种工作方式： 异步（asynchronous）方式和同步（isochronous），异步方式的设计主要是保证信息传递的可靠性，并非保证高的传输速度，它在数据的发送和接收之间通过“握手”以保证被传送的数据被收到；而同步方式则会保证带宽， 它必须牺牲握手个过程而没有保障数据被收到。
如果可提供的带宽被给予一个同步的设备，然后设备可以每125us发送一包数据。数据包的长度由指定设备的保留的带宽确定。同步设备把数据送到一个通道，其它设备都可以通过该通道同步接受数据包。 如果数据包损坏或丢失，也不能重新传送。大多数1394接口的工业相机采用同步方式并且遵循DCam协议(或称IIDC协议)。
USB 普通串口
总线(USB)是一个主从系统用于点对点通讯，目的是作为一种通用标准来取代现有的各种串行或并行的计算机I/O 协议。主控制器担任主机，端点的其它外部设备隶属于它，下位USB设备只能与主机(通常一台计算机)联系，但其它设备相互间不能通信。USB 1.1提供一个只12 Mbit/s的带宽， 因此，不太适合工业相机的图像传输。有480 Mbit/s的可提供的带宽的USB 2.0则完全能达到工业相机的数据传输速度需求。
USB也采用与1394同步方式类似的数据传输方式。USB的同步方式每125us发送一包数据。 数据包长度确定设备分配到的带宽。与1394一样，不可能实现握手，因此也只是保证带宽而没有保证信息传输的完整。同步方式数据传输可以达到90%可得到的带宽。即一部相机能请求并且被准许480 Mbit/s中的90%（理论上，8 位像素图像传输率为54 Mpixel/s）。但一些其它的总线开支通常降低可提供的带宽到实际40 Mpixel / s左右。
以太网Ethernet 作为一个局域网络协议，它起先被美国施乐公司开发，后来在与DEC和Intel合作中获得来巨大改进，Ethernet接口使用总线形或者星形结构学并且支持数据传送率达到 1 Gbit/s，但是，最通常使用的100baseT版本只能提供100Mbit/s的总线带宽。 Ethernet使用载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)存取方式。
因为Ethernet允许任何设备给任何其它或全部设备随时发送数据且无需协调，数据冲突的潜在可能就会随着网络使用设备和被传送数据的数量增大。
CSMA/CD每当数据传输冲突时指定再试，直到数据到达最后的目的地。即使有其它网络设备，例如开关和路由器， 当在一个网络上有超过两个设备时，冲突的潜在可能被大大降低，但也不能达到理论的带宽(100Mbit/s)。 100Mbits/s的理论带宽的100baseT 通常有效的数据传输速度为50Mbit/s，在考虑节点开销和冲突之后，对8位的图像数据只能达到6.25Mpixel/s，不适应多数机器视觉的应用。 由于千兆位Ethernet（1000baseT）的来临，带宽可增加到1，000Mbit/s（1Gbit/s）但其工业目的的未压缩图像数据传输协议标准目的没被完全确定。
因此，视频制式与接口的选择需要与相机一起进行综合考虑，此外，虽然目前一起直连相机（比如USB和IEEE1394）存在着价格较低，但考虑到复杂视觉系统对一些控制功能的需求和图像传输可靠性，因而直连相机并不是大多数工业应用的最佳选择。
