CoaXPress 2.0 확장된 대역폭 및 기타 장점…

WhitePaper / 02.2019


CoaXPress가 고급 머신 비전 표준으로 성공한 요인은 케이블과 커넥터 면에서 신뢰성과 단순성, 길어진 케이블 길이, 매우 낮은 지터 트리거, 카메라 제어, 케이블로 전력 공급 같은 산업 필수 기능에 기인합니다. CoaXPress 표준 버전 2.0은 수많은 새로운 기능을 도입하는 한편 CoaXPress 1.1.1과의 역방향 호환성을 유지합니다. 이 백서에서는 이러한 새 기능들을 소개하고 사용 사례를 살펴봅니다.
 

확장된 대역폭과 더 높은 트리거 속도

네 개의 CXP-12 연결을 가진 CoaXPress 2.0 링크는 최대 데이터 전송 속도 50 Gbps 또는 5 GByte/s를 지원할 수 있습니다. 이는 예를 들어 10비트 12메가픽셀 영역 스캔 센서로 초당 300개 이상의 이미지를 처리하거나, 8비트 16k 라인 스캔 센서로 초당 30만 라인을 처리하기에 충분한 속도입니다. Camera Link Extended Full 80비트 구성은 두 개의 케이블에서 6.8 Gbps (0.85 Gbps/s)를 제공하는 반면, 단일 커넥터 CoaXPress CXP-10 카메라는 단일 케이블에서 이보다 더 뛰어난 대역폭을 제공할 수 있습니다. 4CH CXP-12 프레임 그래버는 네 개의 Camera Link Full 프레임 그래버가 제공하는 것보다 더 많은 대역폭을 한 개의 슬롯에서 제공할 수 있습니다.
 
  














 





또한, CoaXPress 2.0은 호스트에서 장치로의 상향 연결 비트레이트를 20.83 Mbps에서 CXP-10 및 CXP-12의 경우 41.6 Mbps로 높입니다. 따라서 호스트는 단일 트리거 메시지 모드에서는 600 kHz 속도로, 듀얼 트리거 메시지 모드에서는 300 kHz 속도로 트리거 메시지를 카메라에 전송할 수 있습니다(상승/하강 에지). 케이블 길이는 CoaXPress 2.0 확장된 비트레이트에 관련된 또다른 중요한 측면입니다. CXP-10 및 CXP-12를 가능하게 만들기 위해 케이블 드라이버와 이퀄라이저에 쏟아부은 노력 덕분에 낮은 비트레이트를 위한 케이블 길이가 대폭 개선되었습니다(CXP-1, CXP-2, CXP-3, CXP-5, and CXP-6).
 













Micro-BNC 커넥터에 대한 지원

확장된 비트레이트로 구동되는 CoaXPress 2.0은 Micro-BNC(HD-BNCTM라고도 함) 커넥터에 대한 지원을 포함하고 있습니다. 이 커넥터는 Amphenol®에서 비롯되었고 최대 전송 속도 12 Gbps를 처리하도록 설계된 사실상의
표준입니다. 이 표준은 12G-SDI 링크를 위해 방송계에서 널리 사용되며, 최고의 기계적 안정성, 콤팩트한 크기(DIN 1.0/2.3과 비슷), 적합한 전기적 특성을 갖추고 있습니다.
 


통합 시간 스탬프

CoaXPress 2.0은 장치, 호스트 및 소프트웨어에서 오는 이벤트들을 통합 시간 참조로 보고할 수 있게 하는 통합 시간 스탬프를 도입했습니다. 통합 타임 스탬프의 기본은 호스트와 장치가 연속적인 시간 시계를 독립적으로 내부에 유지하는 것입니다. 호스트와 장치는 각자의 시계를 사용해 내부 이벤트에 타임스탬프를 표시합니다(장치 이벤트에는 “t-dev”, 호스트 이벤트에는 “t-host"). 장치는 주기적으로 동기화 메시지를 호스트에 보내어 t-dev와 t-host 간의 관계를 추적할 수 있게 합니다. 이 관계를 기반으로 호스트는 t-dev로 표현된 타임스탬프를 t-host로 표현된 타임스탬프로 변환할 수 있습니다.

이벤트 채널

CoaXPress 2.0에서 새로 도입된 통신 수단인 이벤트 채널은 메시지 및 상태 업데이트를 비동기 방식으로 호스트에 전송할 수 있는 메커니즘을 장치에 제공합니다. 모든 이벤트 메시지에는 통합 타임 스탬프 메커니즘을 이용하여 타임스탬프가 표시됩니다. 새로운 이 채널을 통해 장치는 특정 내부 이벤트(예를 들어, 노출 시작 또는 입력/출력 신호 상태)의 발생 시기를 정확하게 애플리케이션에 알려줄 수 있습니다.

오류 보고

CoaXPress 2.0에서는 작동 시 사용자에게 링크 품질을 명확하게 보여주는 일련의 카운터가 도입되었습니다. 이 카운터는 링크 관련 문제가 발생할 때마다 증가합니다. 문제의 예는 다음과 같습니다: 링크 손실, 잘못된 8b/10b 기호 감지, CRC 오류, 복제된 문자 간 차이(견고성을 위해 일부 CXP 메시지에 사용됨). 애플리케이션은 GenApi를 통해 이러한 카운터를 읽거나 재설정할 수 있습니다.


컨트롤 패킷 태그

또한 CoaXPress 2.0에서는 컨트롤 채널의 견고성을 높이기 위해 컨트롤 패킷에 태그 필드가 도입되었습니다. 태그 필드는 연속하는 숫자이고, 호스트에 의해 발생된 각 명령에 대해 값이 증가합니다. 장치(카메라)는 상응하는 명령 패킷에서 수신된 태그와 함께 AM(승인 메시지)을 전송해야 합니다. 이 규칙을 통해 호스트와 장치는 오류 상황에서 일관되게 복구할 수 있는데, 오류 상황의 예로는 승인 메시지가 손실되는 경우가 있습니다. 이 경우, 정해진 제한 시간이 지나면 호스트는 동일한 태그를 유지한 채 명령을 재전송합니다. 장치는 수신된 태그를 바탕으로 이 명령이 이미 실행되었는지 검증할 수 있습니다.


데이터 공유

CoaXPress 2.0은 장치가 동시에 여러 호스트로 데이터를 스트리밍하는 데이터 공유 규칙을 정의합니다.  데이터 공유 능력이 있는 장치는 여러 개의 링크를 가져야 하고 하위 장치라고 불리는 각 링크는 표준 CoaXPress 링크여야 합니다. 호스트의 관점에서 이는 데이터를 공유하는 장치의 각 링크가 정상적인 장치로 취급될 수 있음을 의미합니다. CoaXPress 2.0은 또한 아래와 같이 이미지 스트림을 위한 몇 가지 공유 모드도 정의합니다.


그 밖의 CoaXPress 2.0 개선 사항/기능

CoaXPress 2.0 표준은 또한 기계적, 전기적 및 프로토콜 수준에서 몇 가지를 명확하게 정리하여더 쉽게 구현할 수 있게 하고 신뢰성을 높였습니다.


결론

CoaXPress 비전 인터페이스 표준은 2011년에 공식 표준으로 승인된 이후 전 세계 머신 제조업체와 시스템 통합 업체에 의해 머신 비전 및 비디오 모니터링 산업에서 상당히 많이 채택되어 왔습니다. 이 표준의 최신 버전인 CoaXPress 2.0은 이전 버전에 비해 큰 발전을 이루어 냈습니다. 새 표준은 차세대의 고해상도 및 고 프레임 레이트 카메라를 활용할 수 있는 대역폭을 제공하므로, 더 짧은 시간에 더욱 선명한 이미지를 제공하는 혁신적인 애플리케이션의 개발이 가능하고 이전보다 생산성, 품질 및 보안을 향상시킬 뿐 아니라 실세계를 더 잘 이해할 수 있게 합니다.

저자:

Dr. Paulo Possa,

하드웨어

엔지니어