基于VU13P VU系列FPGA的高性能CoaXpress 图像收罗体系

简介

1.1CoaXPress 简介

CoaXPress (简称CXP)是指一种采取同轴线缆举行互联的相机数据传输标准，重要用于更换之前的Camera Link协议，常见于科学相机、工业相机、医学图像、航空防务等场景。Camera Link 由于线缆的情势、传输速率等缘故原由，已经不再实用于不停增长的数据带宽需求。
CXP是一个非对称的高速点对点串行传输协议，重要用于传输视频和静态图像，线缆多使用单条或多条同轴电缆。现在2.0标准的最高速率为单条lane 12.5Gbps，单条lane 上除了传输图像数据之外，还可以传输低速控制信号(41.6Mbps)、也可以使用该线缆对相机举行供电，即“Power-over-Coax”，单条线缆最长可达100m。
单条同轴线缆最高12.5Gbps的线速率，可以使用单条大概多条线缆，比如4条线缆可以最高提供50Gbps的数据速率
较长的线缆长度，比如3.125 Gbps 速率下线长可以到100m，12.5Gbps速率下可以到35m
数据传输具备实时和低延长的特性，且延长是固定的
精准实时的触发特性，支持通过同轴线缆发送触发，无需额外的通讯线缆
可以得到机动可靠的性能，通过使用标准的同轴线缆，比如RG59 和 RG6规格，保举使用RG6
易于集成的特性，图像、控制通讯、电源可以使用同一条线缆，且线缆代价自制
CXP是一种点对点可扩展接口, 装备和HOST之间的物理介质为75Ω 同轴电缆。每一个CXP接口都包罗1个MASTER毗连和多少可选的扩展SLAVE毗连，每一个毗连都须要1条同轴线缆，通常装备会对这些毗连举行编号，MASTER固定为0，SLAVE扩展接口依次递增。

图 1-1 CXP链接结构
每一个connection都包罗如下功能
高速串行数据(通常为Device到 Host Downconnection), 最高 12.5 Gbps.
低速串行数据(通常为Host 到Device Upconnection), 最高 41.6˙ Mbps .
供电功能Power (Host 到 Device), 最高13W.

图 1-2 DownConnection 与Upconnection

表 1-1 CoaXPress 支持的高速信号速率
CXP Speed        Bit Rate (Gbps)
CXP-1        1.250
CXP-2        2.500
CXP-3        3.125
CXP-5        5.000
CXP-6        6.250
CXP-10        10.000
CXP-12        12.500
1.2产物概述
HELLO-FPGA VU13P_PCIE16是一款专为工业成像应用计划的高性能四通道 CoaXPress (CXP) 图像收罗卡。该板卡支持最新的 CoaXPress V2.0 标准，可以或许通过单根同轴电缆同时传输高速图像数据和电源（Power over CoaXPress, PoCXP），简化了体系集成与布线复杂度。别的，它还提供了丰富的外部接口与内部扩展接口，满意多种工业自动化需求。
VU13P_PCIE16 采取 AMD Virtex UltraScale+ FPGA 作为核心处置处罚单元，提供强盛的实时图像预处置处罚本领与机动的用户逻辑扩展选项。拥有顶级的逻辑和DSP资源，提供强盛的并行算力，并通过GTY收发器、PCIe等高速接口实现了超群的数据吞吐本领。
该板卡共同一块4R范例子卡，可实现cxp接口转换，通过子卡上的cxp接口，可与外部相机大概模拟源通讯，通过cxp线缆将对端的数据信号收罗到VU13P板卡内部，并举行对应处置处罚，再通过pcie接口送到上位机举行后续处置处罚。
1.3重要特性

种别        特性分析
接口标准        支持 CoaXPress 2.0，四通道 HDBNC female connector，各通道最高 12.5Gbps
主机接口        PCIe Gen3 x16，向下兼容 Gen2/Gen1
FPGA 平台        Xilinx XCVU13P-FHGB2104-2-I，支持用户自界说逻辑开发
板载内存        4 GB DDR4 SDRAM（64-bit，2400 MHz），用于帧缓存与数据预处置处罚
PoCXP 供电        通过 6-pin PEG 插座提供 12VDC 电源，对外最大 24V/1.7A 输出，具备电流监测功能
状态指示        板卡正常启动后，板卡上FPGADONE指示灯会高亮
2安全与合规
在安装、利用或维护CoaXPress Over Fiber Range Extender模块前，请过细阅读本章内容。服从以下安全指南可有效防止人身伤害、装备破坏或体系故障。
2.1安全使用留意事项

克制未经答应拆开外壳。
克制带电插拔CXP线缆，请先毗连好线缆再完成上电。
PoCXP 供电限定：若使用 PoCXP 为相机供电，必须包管电源功率富足，最低要求12V 3A ，保举12V 5A/6A。
克制输入凌驾额定输入电压范围的电源。
克制在水溅雨淋、阳光直射、强电场、强磁场、剧烈振动等场所储存与运输。
2.2静电防护（ESD）指南
VU13P_PCIE16 采取高密度 FPGA 和高速接口芯片，对静电放电（ESD）极为敏感。不当利用大概导致器件永世性失效。
利用前预备

在干燥情况中（相对湿度