カメラリンクは、ナショナルセミコンダクター社のチャンネルリンクインターフェースをベースにカメラインターフェースアプリケーション向けに設計されたシリアル通信プロトコル規格[ 1 ]です。カメラ、ケーブル、フレームグラバーなどの科学技術・産業用ビデオ製品の標準化を目的として設計されました。この規格は、マシンビジョン業界の世界的な業界団体 であるAutomated Imaging Association（AIA）によって維持・管理されています。
伝送プロトコル
カメラリンクは、それぞれ 7 シリアル ビットの 4 つのリンクを持つ1～3 個のチャネルリンクトランシーバ チップを使用します。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] カメラリンクは、最低でも 28ビットを使用して最大 24 ビットのピクセルデータと 3 ビットのビデオ同期信号を表し、1 ビットの予備ビットを残します。ビデオ同期ビットは、データ有効、フレーム有効、およびライン有効です。データは 7:1 でシリアル化され、4 つのデータ ストリームと専用クロックが 5 つのLVDSペアで駆動されます。レシーバーは 4 つの LVDS データ ストリームと LVDS クロックを受け取り、28 ビットとクロックをボードに駆動します。カメラリンク規格では、これらの 28 ビットをシリアル化係数 7 の 4 つのシリアル化された 差動ペアで送信する必要があります。パラレルデータクロックはデータとともに送信されます。データのデシリアライズには、シフトレジスタとカウンタが用いられる場合があります。シフトレジスタは、シリアル化された各ビットを1つずつ捕捉し、データカウンタが終端値に達すると、データをパラレルクロックドメインに出力します。
変種
Camera Linkには、転送可能なデータ量が異なる複数のバージョンがあります。中には、伝送に2本のケーブルを必要とするものもあります。
基本構成
「ベース」カメラリンク構成では、単一のコネクタ/ケーブルを介して信号を伝送します。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]使用されるケーブルは、3MによってLVDS信号用に最適化されたMDR（「ミニDリボン」）26ピンオスプラグコネクタです。シリアル化されたビデオデータ（24ビットのデータと4つのフレーミング/イネーブルビット）を伝送する5つのLVDSペアに加えて、コネクタはカメラとの通信用に4つのLVDS個別制御信号と2つのLVDS非同期シリアル通信チャネルも伝送します。チップセットの最大動作周波数（85 MHz）では、ベース構成は2.04 Gbit /s（255 MB /s）のビデオデータスループットを実現します。
中規模/フル構成
カメラリンク仕様には、2本目のコネクタ/ケーブルを介して追加のビデオデータパスを提供する、より高帯域幅の構成が含まれています。「ミディアム」構成では、ビデオ帯域幅が2倍になり、24ビットのデータと、「ベース」構成と同じ4つのフレーミング/イネーブルビットが追加されます。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]これにより、最大4.08 Gbit /s (510 MB /s) のスループットを実現する48ビット幅のビデオデータパスが得られます。「フル」構成では、データパスにさらに16ビットが追加され、5.44 Gbit /s (680 MB /s) を伝送できる64ビット幅のビデオパスになります[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。
デカ構成
一部のカメラおよびデータ収集ハードウェアメーカーは、Camera Linkインターフェース仕様の制限を超えてインターフェースの帯域幅を拡張しています。これらのフォーマットは、未使用の8ビットを活用し、冗長フレーミング/イネーブルビット8ビットを再割り当てすることで、「Full」構成の帯域幅を拡張し、2つのコネクタ/ケーブルで最大80ビットのデータパス幅を実現します。これにより、ビデオ帯域幅がさらに向上します。業界では80ビット版についてコンセンサスが形成されており、対応カメラおよびフレームグラバーは「Camera Link Deca」という名称で販売されています。しかし、一部のメーカーはDeca構成を指すのに「Extended Full」という用語を使用し、[ 4 ]、Full Decaを指すのに「Camera Link Full」という用語を使用し続けています。80ビットのビデオパスは、6.8 Gbit /s（850 MB /s）の伝送が可能です。[ 5 ]
信号タイミング
下の図は、カメラリンク伝送に使用されるチャネルリンクトランシーバーのクロックと1つのデータラインの相対的な信号タイミングを示しています。データワードはクロックのハイフェーズの中央から始まり、最上位ビットが最初に送信されます。[ 6 ]
ビット割り当て
ピクセル値のビットはシリアルトランスミッタに順番に割り当てられるのではなく、次の図に示すように複雑な方法で並べ替えられます。この図では、Camera Linkデータビットを連続的にラベル付けし、Camera Link Full仕様に含まれない8つの追加ビットも含めます。（Camera Link規格では、データビットを文字と数字の組み合わせで表す8つの8ビットポートに分割しますが、必ずしも1対1で対応しないカラーチャンネルにも同じ文字と数字の組み合わせを使用するため、この表記は曖昧になります。）
この図の上半分は、2つの物理インターフェースと2本のケーブルを必要とする「Medium」および「Full」構成にのみ関係します。中央の2つの四角形はケーブルを表し、両側に各信号のコネクタピンが印刷されています。
トランシーバーの左側には、そのチャネルリンクを介して送信されるピクセルデータビットのリストが、LSBからMSBの順で印刷されています。文字L、F、およびDは、それぞれライン同期ビット、フレーム同期ビット、およびデータ有効ビットを表します。下線は未使用の予備ビットを表します。図で使用されているビット0から71にピクセルデータビットがどのように割り当てられるかについてはまだ説明されていません。グレースケールピクセルの場合、これは単純な1対1のマッピングです。色ごとに8ビットの倍数を持つカラーピクセルの場合、色は赤、緑、青の順序で単純に連結されます（LSBからMSBへ）。12ビットRGBデータの場合、各色の下位8ビットはデータビット0〜7、16〜23、32〜39に割り当てられ、各色の上位4ビットはビット8〜11、12〜15、40〜43に割り当てられます。[ 1 ]
ケーブルとコネクタ
この規格では、Camera Linkで使用するために26ピンのミニチュアデルタリボンコネクタ（MDR-26）を規定しています。[ 1 ]縮小版のSDR-26は、規格バージョン1.2以降で使用可能です。コネクタのピン配置は、前のセクションの大きな図に示されています。コネクタのピン配置は次のとおりです。
対応する差動ペアは、コネクタの反対側、そしてケーブルの両端では異なるコネクタ側に意図的に配置されています。これにより、コネクタがPCBに垂直に実装されることによるスキューを防止します。[ 6 ]
カメラリンクケーブルはシールド付きツイストペアケーブルです。この規格では、差動ペアは個別にシールドする必要があり、ケーブル全体としては2つのシールドが必要であると規定されています。[ 1 ]一部の企業は、カメラデータよりも低速な信号を伝送する2つのシリアルインターフェース信号ペアをシールドしないことでコストを削減しています。これらのケーブルは、カメラ側とグラバー側がそれぞれ1つずつあり、逆接続はできません。また、ミディアム構成またはフル構成では2本目のケーブルとして使用できません。
インターフェース標準仕様
カメラリンク規格はAIAによって管理されています。カメラリンクインターフェース規格（1.0）は2000年10月に導入され、2004年1月にはソフトウェア機能のサポートが拡張されたリビジョン1.1が採択されました。標準化委員会は2007年1月にバージョン1.2を採択し、ミニSDR（「シュランクDリボン」）コネクタ（SDR-26）とPower over Camera Link（POCL）を導入しました。リビジョン1.2の付録Dには、特にケーブル性能を中心とした機械的および電気的仕様の説明が追加されています。リビジョン1.2の付録Eには、POCL機器の要件が記載されています。カメラリンク2.0は2011年11月にリリースされました。
参照
注記
- ^ a b c d e f g hデジタルカメラおよびフレームグラバー用カメラリンクインターフェース規格の仕様、バージョン1.1 Automated Imaging Association、2004年1月
- ^ a b c dカメラメーカーBaslerのCamera LinkテクノロジーのWayback Machineに2013年1月20日にアーカイブされた概要
- ^ a b c d「CameraLinkインターフェースの技術的説明」。2016年11月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年11月12日閲覧。
- ^ 「NI PCIe 1433 マニュアル」(PDF)。2017年10月19日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2017年10月18日閲覧。
- ^ 「MC13xx ユーザーマニュアル」(PDF) 。 2007年2月10日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2008年5月28日閲覧。
- ^ a b「National Semiconductor Channel Link Design Guide」（PDF）。2018年2月3日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2018年2月3日閲覧。
外部リンク
- カメラリンク規格を担当する団体であるAutomated Imaging Association
- カメラリンク規格 V1.0、2000年10月
- カメラリンクHS、ファイバーケーブルをサポートし、最大16,000 MB/秒のカメラリンク高速規格
