簡化嵌入式視頻接口

　　常見工業視頻應用面臨的難題

　　我們首先來檢視一下幾種常見的應用。機器視覺系統需要將捕獲的圖像數據從數碼相機傳輸至遠程幀捕獲器。數據傳輸速率受圖像捕獲的分辨率、位深度及幀速率影響。設計較高的分辨率與位深度的圖像，是為了提供進行復雜分析所需的細節數據。這對于因幾何圖形縮小而需要進行更精密檢測的電子檢查設備等應用至關重要。要提高整體的檢查傳送率，則需要更快的幀速率。

　　如今的機器視覺系統通常采用由 Camera Link 標準制定的通信接口。這個重要標準發表于 2000 年 10 月，多年來一直成功地為視覺行業提供支持。此接口由串行化數據(7:1 比率)的平行差動分對以及平行差動頻率組成。圖 1 所示為常見 Camera-Link 接口。

　　采用低電壓差分信號傳輸 (LVDS) 的 7:1 串行方案，可為許多應用提供高效、強大的通信能力。但若將該技術擴展至較高吞吐量與較長距離，則存在一些限制和難題。當時鐘速率提高和距離增長時，差分時鐘與數據對的平行性質就容易受影響從而使配對之間的過長電纜發生偏斜。由于在相機鏈路的接收器端是使用獨立時鐘通道對數據進行采樣的，因此保持正確的設置以及兩者之間的關系非常重要。隨著互連長度增加，對間偏斜也會增加，甚至可能會超過限制。為了將偏斜減至最小，可能需要高級且更貴的電纜與連接器。

　　在工業顯示器系統中，影像來源(成像器或圖形控制器)與數字顯示器之間的鏈路也面臨著類似的難題。如同視覺系統一樣，工業顯示器系統使用驅動器來提高數據速率，并且支持高達真彩色(每個像素 24 位)的較高色彩深度。更為明顯的發展趨勢是高清 (HD) 甚至更高分辨率的應用，這些影像可為監控及醫療應用提供有用的細節。平行 LVDS 解決方案(類似于 Camera Link 使用的解決方案)具有同樣的電纜偏斜限制。隨著數據速率提高，偏斜要求的限制會進一步減小，最大電纜長度也因此縮短。

　　使用嵌入式時鐘接口可以消除配對之間的這種偏斜限制。所有數據與時鐘經過編碼和串行化后，將通過單一差分對進行傳輸。解串器接收串行流，然后使用時鐘與數據恢復 (CDR) 電路提取時鐘與數據信號。

　　除了解決偏斜問題外，串行化解決方案還具有多個其它方面的優點。僅驅動一個差分對可減小互連媒體的整體大小。這意味著可以使用較小的電纜與連接器，將 PCB 上的連接器覆蓋面積減至最小，并使接口變得更狹小且更具彈性。減少電纜組件中的配對數量，以及消除對嚴格偏斜容錯的限制，將允許使用較低成本的電纜。

　　轉移至串行化接口對系統設計具有非常積極的影響。但是，在使用嵌入式頻率方案進行設計時，必須考慮一些因素。首先要考慮的是差動對上的數據速率現在比較高。過去通過四個配對來傳輸的數據，現在僅通過一個配對進行發送，因此數據速率大約提高了 4 倍。