10GigE最佳實(shí)踐：設(shè)置單攝像頭系統(tǒng)

無論您是在研究如何使用 10GigE，還是尋求所需考慮事項(xiàng)的建議，本文均提供一些最佳實(shí)踐，以幫助確保單相機(jī) 10GigE 視覺系統(tǒng)的平穩(wěn)設(shè)置和最佳性能。我們列出了主機(jī)系統(tǒng)配置、布線和相機(jī)設(shè)置的最佳實(shí)踐。

主機(jī)系統(tǒng)配置、布線和相機(jī)設(shè)置的實(shí)踐

無論您是在研究如何使用 10GigE 還是尋求所需考慮事項(xiàng)的建議，本文均提供有實(shí)踐，幫助確保單相機(jī) 10GigE 視覺系統(tǒng)設(shè)置順利并擁有良好性能。我們列出了主機(jī)系統(tǒng)配置、布線和相機(jī)設(shè)置的實(shí)踐。

最佳主機(jī)系統(tǒng)配置的實(shí)踐

■ CPU

在現(xiàn)代個(gè)人電腦上，將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包重新組裝成圖像數(shù)據(jù)只需要 CPU 可用處理能力的一小部分。然而，大多數(shù)視覺應(yīng)用程序所做的遠(yuǎn)不止簡單地捕獲和存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。為確保您有足夠的處理能力來實(shí)時(shí)分析圖像數(shù)據(jù)，F(xiàn)LIR 建議使用第14代英特爾?酷睿?i7 CPU 或更高版本。

■ 大容量存儲(chǔ)器

從 Oryx 相機(jī)流式傳輸?shù)酱疟P，需要使用大容量存儲(chǔ)器以便跟上 10GigE 接口的步伐。流行的 SATA 3.0 大容量存儲(chǔ)器的最大帶寬為 6 Gbit/s。要使用 SATA 硬盤驅(qū)動(dòng)器或固態(tài)硬盤 (SSD) 以全帶寬進(jìn)行流式傳輸，需要兩個(gè)或多個(gè) SATA 3.0 磁盤的 RAID 陣列。

大多數(shù)新主板都支持 M.2 SSD。M.2 標(biāo)準(zhǔn)使用 PCIe 2.0 x4 或 PCIe 3.0 x4 接口，理論上可提供足夠的帶寬與 10GigE 相機(jī)相匹配。順序?qū)懭胨俣热匀皇艿介W存技術(shù)的限制。截至 2018 年年初，具有最快寫入速度的 M.2 SSD 為 Samsung NVMe SM951 系列，該系列的順序?qū)懭胨俣冗_(dá)到 5.2 Gbit/s。

■ 內(nèi)存帶寬

10 Gbit/秒 意味著龐大的數(shù)據(jù)量；足夠的內(nèi)存帶寬對(duì)于10GigE 相機(jī)的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。雙通道內(nèi)存配置可確保有足夠的帶寬來接收傳入數(shù)據(jù)包，將其組裝成圖像，并在視覺應(yīng)用中對(duì)其進(jìn)行處理。

圖 1. 雙通道內(nèi)存比單通道配置具有更高的性能

與其使用一個(gè)大的 DIMM，不如使用兩個(gè)較小的 DIMM，其加起來達(dá)到所需內(nèi)存容量。通過在雙通道配置中安裝系統(tǒng)內(nèi)存，內(nèi)存帶寬將增加一倍。內(nèi)存通道的主板采用顏色編碼，簡化了設(shè)置。雙通道配置中使用的內(nèi)存模塊的速度和容量應(yīng)匹配。許多內(nèi)存制造商出售雙通道套件。

您的系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)檢測(cè)并啟用雙通道內(nèi)存配置。然而，建議在必要時(shí)在 BIOS 中確認(rèn)并啟用此配置。

圖 2. 有效的雙通道內(nèi)存配置示例

此外還提供支持三通道和四通道配置的系統(tǒng)。雖然這些系統(tǒng)的附加內(nèi)存帶寬不會(huì)改善 10GigE 相機(jī)的性能，但可能會(huì)加快內(nèi)存和 CPU 密集型視覺處理應(yīng)用程序。當(dāng)前的 DDR4 內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)更受青睞，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)比舊技術(shù)提供的內(nèi)存帶寬更大。

SDK

建議使用全新版本的 Spinnaker，這樣可確保您的系統(tǒng)始終具有全新功能與性能增強(qiáng)。

增加流默認(rèn)緩沖區(qū)數(shù)量可創(chuàng)建更多的軟件緩沖區(qū)。這會(huì)以消耗系統(tǒng)內(nèi)存為代價(jià)來提升系統(tǒng)性能。緩沖區(qū)大小與圖像大小成正比，因此高分辨率相機(jī)的流緩沖區(qū)需要更多內(nèi)存。

PCIe 插槽配置

安裝網(wǎng)絡(luò)接口卡 (NIC) 的 PCIe 插槽可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生極大影響。做法是將 10GigE 網(wǎng)絡(luò)接口卡插入最靠近 CPU 的 PCIe 插槽。并非所有主板都能夠?yàn)樗?PCIe 插槽提供全帶寬。PCIe 插槽可能與其他外圍設(shè)備（如 USB 端口或其他 PCIe 插槽）共享帶寬。如需確定以全帶寬運(yùn)行的 PCIe 插槽，請(qǐng)參閱主板用戶指南中的詳細(xì)規(guī)格。

圖 3. ATX 尺寸外形主板上 PCIe、內(nèi)存和存儲(chǔ)連接器的常見位置

NIC設(shè)置

巨型幀通過減少必須重新組裝到圖像中的數(shù)據(jù)包數(shù)量來減輕 CPU 的負(fù)載。用于連接 10GigE 相機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口卡和交換機(jī)應(yīng)支持 9K 巨型幀。

隨著 10GBASE-T 越來越多地用于消費(fèi)性產(chǎn)品，各種各樣的網(wǎng)絡(luò)接口卡出現(xiàn)在市場(chǎng)。第三方測(cè)試顯示，并非所有 10GBASE-T 網(wǎng)絡(luò)接口卡均能提供 10GigE 全帶寬。FLIR 銷售的 ACC-01-1106 或 ACC-01-1107 已經(jīng)過全面的測(cè)試和驗(yàn)證，可用于我們的 Oryx 相機(jī)。

布線做法

卷繞的以太網(wǎng)電纜超出其需要長度可能會(huì)導(dǎo)致連接問題，或相機(jī)和主機(jī)之間的鏈接從 10GigE 降低至 GigE。這是因?yàn)橄噜従€圈之間存在干擾。由于 CAT6A 有額外屏蔽，CAT5e 的效果將比 CAT6A 更顯著。CAT5e 電纜的急彎也可能導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量問題。RJ45 連接器不應(yīng)使用。

距離不到 30 米時(shí)，CAT5e 將支持 10GigE 鏈接速度。距離超過 30 米時(shí)，應(yīng)使用 CAT6A。CAT6A 電纜的屏蔽性能比 CAT5e 更強(qiáng)大，在易受電磁干擾環(huán)境下的短距離內(nèi)運(yùn)行效果可能更加出色。

FLIR相機(jī)設(shè)置做法

Oryx 可與其他 Oryx 10GigE 相機(jī)或 GigE 相機(jī)（如 FLIR Blackfly S）一起用于多相機(jī)系統(tǒng)。為確保性能可靠，必須在相機(jī)之間共享可用的接口帶寬。超過交換機(jī)與主機(jī)之間的接口帶寬將導(dǎo)致丟包和丟幀。

圖 4. 設(shè)置設(shè)備鏈接通量限制以分配接口帶寬

建議設(shè)置相機(jī)帶寬限制的方法，是使用設(shè)備鏈接通量限制Device Link Throughput Limit控件。Device Link Throughput設(shè)置完成后，相機(jī)將限制最大幀速率以確保其不超過分配的帶寬。

圖 5. Spinview GUI的設(shè)備鏈接通量Device Link Throughput Limit設(shè)置

在 SpinView GUI 中， Device Link Throughput Limit設(shè)置可在功能瀏覽器的“Device Control”部分下方找到，或使用搜索欄找到。