基于FPGA控制的多路CAMLINK输入输出接口装置的制作方法

基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置
技术领域
1.本实用新型属于数字电子电路技术领域，涉及一种基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置。


背景技术：

2.常见的图像数据实时传输一般只集成1路camlink输入输出接口，当在需要处理多路相机图像数据时，则需要多个camlink输入输出接口设备组合使用，这种组合方式效率低，而且存在占用空间等问题，不能在有限的空间中实现多路数据的实时切换，存储等功能，例如，在1路mipi标准camera接口，只能支持1路外置设备输入，如果多路数据输入输出只会增加设备成本，并且无法有效控制图像数据的输出。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于解决现有技术中进行多路数据输入输出时，现有设备的组合方式效率低，占用空间大，不能在有限的空间中实现多路数据的实时切换的问题，提供一种基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置。
4.为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
5.一种基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，包括：信号输入端口、信号输出端口、供电接口、fpga主控单元、第一存储单元和第二存储单元；
6.信号输入端口包括第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口；信号输出端口包括第一camlink信号输出端口和第二camlink信号输出端口；第一camlink信号输入端口和第一camlink信号输出端口同时连接第一存储单元；第二camlink信号输入端口和第二camlink信号输出端口同时连接第二存储单元；第一存储单元和第二存储单元分别与fpga主控单元进行连接；第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口外接相机；第一camlink信号输出端口外接图像采集卡并与pc连接；第二camlink信号输出端口外接图像数据存储盒；fpga主控单元连接串口通信接口，fpga主控单元通过串口通信接口接收外界指令；供电接口外接独立电源，给fpga主控单元、信号输入端口和信号输出端口供电；fpga主控单元通过第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口控制相机的启动与断电。
7.本实用新型的进一步改进在于：
8.进一步的，第一camlink信号输入端口包括camlink接口1和camlink接口2，第二camlink信号输入端口包括camlink接口3和camlink接口4；camlink接口1、camlink接口2、camlink接口3和camlink接口4分别外接一个相机。
9.进一步的，第一camlink信号输出端口包括camlink接口5和camlink接口6；第二camlink信号输出端口包括camlink接口7和camlink接口8；camlink接口5和camlink接口6外接图像采集卡并与pc连接；camlink接口7和camlink接口8外接图像数据存储盒。
10.进一步的，camlink接口1、camlink接口2、camlink接口3和camlink接口4均包含
camlink接口芯片；camlink接口芯片的型号为mipi csi。
11.进一步的，camlink接口1和camlink接口2中camlink接口芯片接收camlink接口1和camlink接口2对应的相机输出的图像数据，并存储至第一存储单元；camlink接口3和camlink接口4中camlink接口芯片接收camlink接口3和camlink接口4对应的相机输出的图像数据，并存储至第二存储单元。
12.进一步的，第一存储单元在fpga主控单元的控制下，将第一camlink信号输入端口对应的相机采集的图像数据，通过camlink接口5和camlink接口6发送至图像采集卡中；第二存储单元在fpga主控单元的控制下，将第二camlink信号输入端口对应的相机采集的图像数据，通过camlink接口7和camlink接口8发送至图像数据存储盒中。
13.进一步的，第一存储单元和第二存储单元采用mt41j64m16jt-125。
14.进一步的，串口通信接口采用rs422。
15.进一步的，fpga的型号为xc7k325t-1fbg900i。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型通过fpga主控单元将第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口接收的图像数据分别连接到第一存储单元和第二存储单元中，fpga主控单元实现将不同接口输入的图像数据进行实时输出或者存储。四路数据相互不影响，可以实现四路输出数据单独显示和存储，并且降低了研发成本，更有利于提高图像数据传输研发体系的发展。
附图说明
18.为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本实用新型的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置的结构原理图；
20.图2为本实用新型的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置的结构框图。
21.其中，9-fpga主控单元；10-供电接口；11-第一存储单元；12-第二存储单元；13-串口通信接口。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
27.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
29.参见图1，本实用新型公布了一种基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，包括：信号输入端口、信号输出端口、供电接口10、fpga主控单元9、第一存储单元11和第二存储单元12；
30.信号输入端口包括第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口；信号输出端口包括第一camlink信号输出端口和第二camlink信号输出端口；第一camlink信号输入端口和第一camlink信号输出端口同时连接第一存储单元11；第二camlink信号输入端口和第二camlink信号输出端口同时连接第二存储单元12；第一存储单元11和第二存储单元12分别与fpga主控单元9进行连接；第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口外接相机；第一camlink信号输出端口外接图像采集卡并与pc连接；第二camlink信号输出端口外接图像数据存储盒；fpga主控单元9连接串口通信接口13，fpga主控单元9通过串口通信接口13接收外界指令；供电接口10外接独立电源，给fpga主控单元9、信号输入端口和信号输出端口供电；fpga主控单元9通过第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口控制相机的启动与断电。
31.第一camlink信号输入端口包括camlink接口1和camlink接口2，第二camlink信号输入端口包括camlink接口3和camlink接口4；camlink接口1、camlink接口2、camlink接口3和camlink接口4分别外接一个相机。
32.第一camlink信号输出端口包括camlink接口5和camlink接口6；第二camlink信号输出端口包括camlink接口7和camlink接口8；camlink接口5和camlink接口6外接图像采集卡并与pc连接；camlink接口7和camlink接口8外接图像数据存储盒。
33.camlink接口1、camlink接口2、camlink接口3和camlink接口4均包含camlink接口芯片；camlink接口芯片的型号为mipi csi。
34.camlink接口1和camlink接口2中camlink接口芯片接收camlink接口1和camlink
接口2对应的相机输出的图像数据，并存储至第一存储单元11；camlink接口3和camlink接口4中camlink接口芯片接收camlink接口3和camlink接口4对应的相机输出的图像数据，并存储至第二存储单元12。
35.第一存储单元11在fpga主控单元9的控制下，将第一camlink信号输入端口对应的相机采集的图像数据，通过camlink接口5和camlink接口6发送至图像采集卡中；第二存储单元12在fpga主控单元9的控制下，将第二camlink信号输入端口对应的相机采集的图像数据，通过camlink接口7和camlink接口8发送至图像数据存储盒中。
36.第一存储单元11和第二存储单元12采用mt41j64m16jt-125；串口通信接口13采用rs422；fpga的型号为xc7k325t-1fbg900i。
37.四路相机输入接口和输出接口12226-5150-00fr输入和输出采用camera link base模式，camlink link接口主要用于数字摄像机和图像采集卡之间的接口，具有统一的物理插件和线缆定义，只要符合camlink link标准的摄像机和图像卡就可以在物理上互联，接口共有三种模式，base，medium，full三个模式，本次主要采用base模式，不存在其他设计缺陷，只要设计要求满足需求均可以使用其他的接口模式。
38.第一存储单元11和第二存储单元12采用ddr3(mt41j64m16jt-125)，ddr3是一种常见的计算机内存规格，它的性能存储性能相比于其他的存储单元要优越很多，同时在保证性能的同时能耗也比其他存储单元低，传输速率快，内存可以满足设计需求。
39.fpga控制单元中的fpga型号未xc7k325t-1fbg900i，设计选择的主控单元具有高端性能，与前几代fpga相比较，其功耗降低了一半，性能至少提高了2倍，可以满足系统设计的性能、串行连接功能和高级存储接口的需求。
40.本设计方案中，fpga作为主控制单元，通过控制第一存储单元11和第二存储单元12将多路的camlink输入数据通过camlink接口单元，传输至存储单元中进行存储，将四路图像数据同时存进存储单元中，再利用fpga控制四路图像数据根据设计要求，其中两路连接到图像数据采集卡上，利用pc进行实时显示，另外两路连接到图像数据存储盒中，完成对图像数据的存储。
41.串口通信接口13采用rs422，rs422具有标准的数字接口电路特性，采用单独的发送和接收通道，不用控制方向，最大的传输距离在1219米，最大的传输速率10m/bs，性能优于rs232，属于常见的通信接口单元。
42.相机1、相机2、相机3和相机4分别连接到camlink输入接口上，其中相机1和相机2分别连接在camlink接口1和camlink接口2上，两组数据连接到第一存储单元11上，相机3和相机4分别连接在camlink接口3和camlink接口4上，两组数据连接到第二存储单元12上。其中第一存储单元11和第二存储单元12分别与fpga相连接在一起，通过fpga控制第一存储单元11和第二存储单元12将四路数据进行存储控制，再通过fpga控制第一存储单元11和第二存储单元12将存储的图像数据进行处理，其中第一存储单元11和camlink接口5和camlink接口6连接，第二存储单元12和camlink接口7和camlink接口8连接，camlink接口5和camlink接口6连接到图像采集卡上并与pc连接，通过pc实时显示，camlink接口7和camlink接口8与图像数据存储盒连接，串口通信接口13主要是实现对相机进行加电和断电处理功能，fpga主控单元9和串口通信接口13相连接。
43.如图2所示，通过外部独立电源给整个控制系统供电后，fpga开始正常工作，利用
通信接口发送上电指令，fpga接收到上电指令后，控制相机进行上电，相机开始正常工作，fpga控制存储单元开始接收相机数据，相机将图像数据传输到存储单元中，然后通过fpga控制将图像数据分别传输给pc和采集卡。
44.fpga为主控单元，fpga通过接收通信单元发送的上电指令给四路相机加电，接收通信单元发送的断电指令，给四路相机进行断电，四路相机独立进行控制，fpga通过和camlink接口1连接控制相机1的上电和断电，fpga通过和camlink接口2连接控制相机2的上电和断电，fpga通过和camlink接口3连接控制相机3的上电和断电，fpga通过和camlink接口4连接控制相机4的上电和断电，输入接口单元将图像数据通过camlink接口传输到存储单元中，存储单元在fpga的控制下，将四路图像数据经过输出接口单元发送到采集卡和存储盒，经过采集完成后，利用fpga作为控制单元，在通信串口发送断电指令，完成整个操作流程。
45.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，包括：信号输入端口、信号输出端口、供电接口(10)、fpga主控单元(9)、第一存储单元(11)和第二存储单元(12)；所述信号输入端口包括第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口；所述信号输出端口包括第一camlink信号输出端口和第二camlink信号输出端口；所述第一camlink信号输入端口和第一camlink信号输出端口同时连接第一存储单元(11)；所述第二camlink信号输入端口和第二camlink信号输出端口同时连接第二存储单元(12)；所述第一存储单元(11)和第二存储单元(12)分别与fpga主控单元(9)进行连接；所述第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口外接相机；所述第一camlink信号输出端口外接图像采集卡并与pc连接；所述第二camlink信号输出端口外接图像数据存储盒；所述fpga主控单元(9)连接串口通信接口(13)，所述fpga主控单元(9)通过串口通信接口(13)接收外界指令；所述供电接口(10)外接独立电源，给fpga主控单元(9)、信号输入端口和信号输出端口供电；所述fpga主控单元(9)通过第一camlink信号输入端口和第二camlink信号输入端口控制相机的启动与断电。2.根据权利要求1所述的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，所述第一camlink信号输入端口包括camlink接口1和camlink接口2，所述第二camlink信号输入端口包括camlink接口3和camlink接口4；所述camlink接口1、camlink接口2、camlink接口3和camlink接口4分别外接一个相机。3.根据权利要求2所述的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，所述第一camlink信号输出端口包括camlink接口5和camlink接口6；所述第二camlink信号输出端口包括camlink接口7和camlink接口8；所述camlink接口5和camlink接口6外接图像采集卡并与pc连接；所述camlink接口7和camlink接口8外接图像数据存储盒。4.根据权利要求3所述的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，所述camlink接口1、camlink接口2、camlink接口3和camlink接口4均包含camlink接口芯片；所述camlink接口芯片的型号为mipi csi。5.根据权利要求4所述的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，所述camlink接口1和camlink接口2中camlink接口芯片接收camlink接口1和camlink接口2对应的相机输出的图像数据，并存储至第一存储单元(11)；所述camlink接口3和camlink接口4中camlink接口芯片接收camlink接口3和camlink接口4对应的相机输出的图像数据，并存储至第二存储单元(12)。6.根据权利要求5所述的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，所述第一存储单元(11)在fpga主控单元(9)的控制下，将第一camlink信号输入端口对应的相机采集的图像数据，通过camlink接口5和camlink接口6发送至图像采集卡中；所述第二存储单元(12)在fpga主控单元(9)的控制下，将第二camlink信号输入端口对应的相机采集的图像数据，通过camlink接口7和camlink接口8发送至图像数据存储盒中。7.根据权利要求6所述的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，所述第一存储单元(11)和第二存储单元(12)采用mt41j64m16jt-125。8.根据权利要求1所述的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，所述串口通信接口(13)采用rs422。
9.根据权利要求1所述的基于fpga控制的多路camlink输入输出接口装置，其特征在于，所述fpga的型号为xc7k325t-1fbg900i。

技术总结
本实用新型公开了一种基于FPGA控制的多路CAMLINK输入输出接口装置，包括：第一CAMLINK信号输入端口和第一CAMLINK信号输出端口同时连接第一存储单元；第二CAMLINK信号输入端口和第二CAMLINK信号输出端口同时连接第二存储单元；第一存储单元和第二存储单元与FPGA主控单元连接；第一CAMLINK信号输入端口和第二CAMLINK信号输入端口外接相机；第一CAMLINK信号输出端口外接图像采集卡并与PC连接；第二CAMLINK信号输出端口外接图像数据存储盒；FPGA主控单元连接串口通信接口；FPGA主控单元通过第一CAMLINK信号输入端口和第二CAMLINK信号输入端口控制相机的启动与断电。本实用新型实现了四路输出数据单独显示和存储，并且降低了研发成本，更有利于提高图像数据传输研发体系的发展。据传输研发体系的发展。据传输研发体系的发展。


技术研发人员：段晓峰 翟二江 贺锐 史凯凯 贺海滨 舒甜 牛雄 翟胡飞
受保护的技术使用者：西安中科融合电子技术有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/9/16