广州创龙C66x平台GigE工业相机图像采集案例详解

522066584 · 发表于 2016-11-28 12:36:14

1，平台简介

Ø 开发平台：TL665x-EasyEVM

Ø 开发环境：CCSv5.5

Ø DSP系统：SYS/BIOS6.37.5.35

Ø 网络协议栈：NDK 2.21.2.23

Ø Gige相机：Balser acA640-120gm

Ø 采集帧率：30fps

2，GigE Vision 简介

千兆网(GigE)是目前工业数字相机中发展最快的接口，同时也是可普遍应用的数字接口，几乎可全面取代模拟设备的相机接口。千兆网在宽带、线材长度、多相机功能方面有较大的技术灵活性，是传输速率高达108MB / 秒、长度为100米线材的最佳选择。此外，其简化了多相机系统的设置。

GigE Vision是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准。在工业机器视觉产品的应用中，GigE Vision允许用户在很长距离上用廉价的标准线缆进行快速图像传输。它还能在不同厂商的软、硬件之间轻松实现互操作。

GigE Vision与标准千兆以太网，在硬件架构上基本完全一样（对网卡的要求有微小区别），只是在底层的驱动软件上有所区别。他主要解决标准千兆网的两个问题：其一，数据包小而导致的传输效率低。标准千兆网的数据包为1440字节，而GigE Vision 采用所谓的“Jumbo packet”,其最大数据包可达16224字节。其二CPU占用率过高。标准千兆网采用TCP/IP协议，在部分使用DMA控制以提高传输效率的情况下，可做到82MB/s时CPU占用率15%。GigE Vision 驱动采用的是UPD/IP协议，采用完全的DMA控制，大大降低了CPU的占用率，在同等配置情况下可做到108MB/s时CPU占用率为2%。

千兆网视觉标准GigE Vision包含下面四种技术内容:

Ø The Gig Vision™ Control Protocol(GVCP)，运行在UDP IPv4协议上. 定义了如何控制和配置如摄像头等兼容设备，定义流通道，并且提供摄像头发送图像，传输数据到计算机的机制。

Ø The Gig Vision™ Stream Protocol(GVSP)，定义数据类型并且详细描述图像如何通过千兆网传输。

Ø The Gig Device Discovery Mechanism（GDDM），定义工业摄像头或者其他兼容设备如何获取IP地址。

Ø 基于GenICam™标准的XML描述文件，提供等效于计算机可以读取的数据表文件，实现工业摄像头控制和图像流获取。

3，程序关键配置简介

Ø 基本配置：

Ø RTSC配置：

SYS/BIOS配置：

Ø NDK配置：

Ø 系统的IP地址配置成固定的IP地址，具体配置如下：

Ø DHCP SERVER详细配置如图所示：相机IP地址可以从192.160.1.203开始到192.160.1.213；

Ø 系统内存配置：设计中使用SystemHeap空间作为图像接收的缓冲区，内存的映射区域为片外的DDR3，总大小为16MB；

4，程序结构流程简介

Gige相机采集图像主要包括三个步骤，首先给相机分配IP地址，然后配置相机参数并启动相机图像传输，最后接收并解析图像数据。

程序结构如下图所示：

相机的初始化和配置流程如下图所示：

图像接收采用两个缓冲区Ping-Pong操作的方式，采用该方式有两个比较明显的优势，其一在应用过程中，可以轮流操作缓冲区，其二UDP为非可靠性传输，不能保证数据包能顺序到达，采用此方式可以接收帧间交叉传输的数据包。设计中还增加了坏帧处理机制，如果坏帧（错误帧或者接收速率不够导致）增大到一定的数量，清空接收缓存区重新接收图像。流程如下图所示：