FPGA实现cameralink高清相机解码

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一、cameralink基础原理

       视频传输模式分为三种配置：Base(基本或初级)配置为一个Camera Link芯片，一根电缆；Medium(中档或中级)配置为两个Camera Link芯片，一根电缆； Full(全部或高级)配置为两个Camera Link芯片，两根电缆。

  

Base模式需要一块ChannelLink的芯片和一个CameraLink机械接口，发送器在每个像素时钟里发送 28bits数据，包括4bits的图像使能信号和24bits的图像数据。4bits图像使能信号包括:帧有效信号 (FVAL)，高电平有效，它的反相即为帧同步信号;行有效信号(LVAL)，高电平有效，它的反相即为行同步信号;数据有效信号(DVAL)，只有在数据有效信号为高电平时，图像采集卡才接受图像信息。24bits图像数据可以是一个像素点的24-bitRGB数据、3个像素点的8-bit黑白图像数据、1到2个像素点的10-bit或12-bit的黑白图像数据、一个像素点的14-bit或16-bit的黑白图像数据。

Medium模式需要两块Channe1Link的芯片和两个CameraLink机械接口，发送器在每个像素时钟里发送4Obits数据，包括4bits的图像使能信号和36bits的图像数据。4bits图像使能信号与Base模式下相同。36bits图像数据可以是一个像素点的36-bit或30-bitRGB数据、4个像素点的8-bit黑白图像数据、3到4个像素点的10-bit或12-bit的黑白图像数据。

Full模式需要三块Channe1Link的芯片和两个CameraLink机械接口，发送器在每个像素时钟里发送68bits数据，包括4bits的图像使能信号和64bits的图像数据。4bits图像使能信号与Base模式下相同。        

端口分配

对于Base模式，28位数据信号中包括三个数据端口：A口(8位)、B口(8位)、C口(8位)；四个视频控制信号FVAL(帧有效)、DVAL(数据有效)、LVAL(行有效)、SPARE(空，暂时未用)。

在Base（初级）结构中，端口A，B和C被分配到唯一的Cameralink驱动器/接收器对上;在Medium（中级）结构中，端口A、B和C被分配到第一个驱动器接收器对上，端口D，E和F被分配到第二个驱动器/接收器对上;在FULL（高级）结构中，端口A、B和C被分配到第一个驱动器/接收器对上，端口D，E和F被分配到第二个驱动器/接收器对上，端口G和H被分配到第三个驱动器/接收器对上。

如果相机在每个周期内仅输出一个像素，那么就使用分配给像素A的端口;如果相机在每个周期内输出两个像素，那么使用分配给像素A和像素B的端口;如果在每个周期内仅输出三个像素，那么就使用分配给像素A，B和C的端口;依此类推至相机每周期输出八个像素，那么分配给A到H的八个端口都将被使用。

二、FPGA解码过程

CSDN和百度文库有大量的关于cameralink协议解读的文章，不过需要注意的是网上大量文章都是讲述如何用解码芯片（多是DS90CR288A），这些文章都写得很好，讲清了cameralink的原理。

只是这些文章绝大部分是基于芯片解码，并不是完全由FPGA实现的，当时自己做设计的时候，有一个小地方被这些文章稍稍误导了，主要是该芯片的数据组合顺序很古怪，在FPGA里面参考了这些组合顺序，后面发现在FPGA里面使用这种数据组合顺序是错的。

这里将自己用FPGA实现FPGA实现2048*2048分辨率下  cameralink CMOS相机解码的过程简单记录一下 。

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以下是相机采集卡和FPGA之间的连接信号：

1、相机是分辨率为2048*2048的cameralink接口的黑白相机；传感器使用SONY的CMOS SENSOR。

2、数据传输方式是LVDS，采用cameralink的Medium模式，采用A、B、C、D四个端口传输数据；E,F端口空置；

3、相机是8bit灰度数据，所以每个端口负责传输一个像素。

3、时钟频率是74.25M，每一个时钟下传输4个像素的数据，等于是像素频率是297M；

4、最容易错的是解码拿到数据以后数据的组合方式，如果看了芯片解码的顺序估计很多人都会犯晕的，不理解的。所以顺序还是参考正常的LVDS解码顺序，如下图，注意三个关键控制信号的位置；

5、下图是截图的24bit RGB屏幕的数据，其实是一样的，把三个8位的R、G、B颜色数据换成cameralink里面的三个8位的端口A、B、C即可。

                              

6、上图可以清楚的解释base模式下的数据传输方式，类似于lvds单通道传输。如果Medium模式，则就是LVDS的双通道传输，再加一组数据通道即可，控制信号可以共用第一组中的DVAL、FVAL、LVAL

5、解码以后再ila看到的结果

              

  

                       

6、验证行数是不是2048行，说明解码非常完美

                        

  

            

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雷北城

谢谢分享，学习了！

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