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接口,总线,驱动相关技术文章基于PCI Express总线的CamLink接口的高速图像采集系统
图像采集和处理技术在机器视觉和图像分析等诸多领域应用十分广泛。随着高速的 PCI Express（PCIE）总线的出现，基于 PCIE 接口的高速数据采集卡将在数据传输和处理量很大的场合发挥越来越重要的作用。
CamLink 相机是指带有 Camera Link 接口的相机。Camera Link 是由数家工业摄影机及影像卡大厂共同制定出来满足各种视频传输要求的标准接口。这个标准不仅可以满足各种高速视频传输的要求，规范了数字摄像机和图像采集卡之间的接口，而且使视频设备提供商在设备开发和维护上的时间和成本大大减少。Camera Link 提供了超高的图像传送速度，并且由于它的高性能、低成本以及其连接的便利性，迅速得到大多摄像头及图像采集卡生产商的支持。
在一些高端领域，尤其是机器视觉领域，对计算机的数据传输和处理能力提出了严重的考验，当前图像采集卡的发展逐步向高速稳定传输和高速处理方向发展。PCI Express 采用了目前业内流行的点对点串行连接方式，比起 PCI 以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到 PCI 所不能提供的高带宽。PCI-Express 规格从 1 条通道连接到 32 条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同需求。例如，PCIExpress X1 规格支持双向数据传输，每向数据传输带宽 250 MB／s，而 33 位 33 MHz 的 PCI 总线传输带宽仅为 133 MB／s。PCI Express X16 模式每向数据传输带宽可高达 4 GB／s，双向数据传输带宽有 8 GB／s 之多。所以对于高帧频的 CamLink 接口相机来说，传统的总线（例如 PCI 总线接口）已经不能满足实时图像传输的要求。
本系统使用 PLX 公司的 PEX8311 作为 PCI Express X1 接口芯片，系统中采用 FPGA 芯片实现对整个系统的控制，利用 FPGA 内部提供的 FIFO IP 核和外接的两片独立的 SDRAM 实现了高速图像数据的缓存处理。
1 、系统构成及原理
基于 PEX8311 的 CamLink 图像采集系统的硬件结构分为 4 个模块：CamLink 接口模块、FPGA 控制模块、SDRAM 存储模块、PCI-Express 接口模块。图 1 为系统的原理框图：