Auf einen Blick

Camera Link wurde im Jahr 2000 als erste digitale Machine Vision-Schnittstelle herausgegeben. Camera Link ist eine semi-parallele/semi-serielle Punkt-zu-Punkt-Datenschnittstelle, die mehrere LVDS-Paare (Low-Voltage Differential Signaling) und ein oder zwei 26-polige Steckverbinder MDR-26 oder SDR-26 verwendet. Es sind verschiedene Camera Link-Konfigurationen verfügbar, von einer Basiskonfiguration mit einem Anschluss/Kabel und einer Bandbreite von bis zu 2 Gbit/s bis hin zu einer 80-Bit-Konfiguration (Deca) mit zwei Anschlüssen/Kabeln und einer Bandbreite von 6,8 Gbit/s (850 MB/s). Zusätzlich zur Bildübertragung bieten vier Kamerasteuerungssignale eine direkte Steuerung der Kamera ohne Latenz.

 

Der Camera Link-Standard wird von A3 (Association for Advancing Automation) gehostet. Obwohl es sich um einen der ältesten Machine Vision-Standards handelt, ist Camera Link nach wie vor weit verbreitet, und dafür sind Hunderte von Produkten wie Kameras, Framegrabbern, Kabeln, Extendern und Zubehör erhältlich.

Framegrabber von Grablink

Technische Zusammenfassung

  • Einfache Pixeldatenserialisierung, nicht paketbasiertes Protokoll
  • Bidirektionale serielle Kommunikation zur Steuerung der Kamera
  • Stromversorgung über Camera Link (Power over Camera Link, PoCL)
  • Die Kamerataktfrequenz (und die Frequenz der Datenübertragung) beginnt bei 40 MHz für ältere/preiswertere Kameras und Framegrabber und kann bei den neuesten Geräten 85 MHz erreichen
  • Kabellänge im Bereich von 7 bis 15 Metern je nach Kamerataktfrequenz

Konfiguration

Camera Link Base

  • Anzahl der Anschlussstecker/Kabel: 1
  • Datenübertragung: 24 Bit
  • Bandbreite
    (mit 85 MHz Kamerataktfrequenz): 24 Bit x 85 MHz = 2,04 GBit/s = 255 MByte/s

Camera Link Medium

  • Anzahl der Anschlussstecker/Kabel: 2
  • Datenübertragung: 48 Bit
  • Bandbreite
    (mit 85 MHz Kamerataktfrequenz): 48 Bit x 85 MHz = 4,08 GBit/s = 510 MByte/s

Camera Link Full

  • Anzahl der Anschlussstecker/Kabel: 2
  • Datenübertragung: 64 Bit
  • Bandbreite
    (mit 85 MHz Kamerataktfrequenz): 64 Bit x 85 MHz = 5,44 GBit/s = 680 MByte/s

Camera Link 72 Bit

  • Anzahl der Anschlussstecker/Kabel: 2
  • Datenübertragung: 72 Bit
  • Bandbreite
    (mit 85 MHz Kamerataktfrequenz): 72 Bit x 85 MHz = 6,12 GBit/s = 765 MByte/s

Camera Link 80 Bit (Deca)

  • Anzahl der Anschlussstecker/Kabel: 2
  • Datenübertragung: 80 Bit
  • Bandbreite
    (mit 85 MHz Kamerataktfrequenz): 80 Bit x 85 MHz = 6,80 GBit/s = 850 MByte/s

Wie funktioniert das?

Am Anfang verwendete Camera Link einen, zwei oder drei Channel-Link-Transceiverchips von National Semiconductor. Jeder Channel-Link-Transceiverchip überträgt 28 Bit Daten. Die Daten werden 7 zu 1 serialisiert. So ergeben sich vier Datenströme sowie ein dedizierter Takt, die über fünf LVDS-Paare gesteuert werden. Der Empfänger nimmt die vier LVDS-Datenströme und den LVDS-Takt auf und steuert dann die 28 Bits und einen Takt an das empfangende Gerät.
Camera Link Base verwendet diese 28 Bits, um bis zu 24 Bits Pixeldaten und 3 Videosynchronisationssignale zu übertragen, sodass ein Bit übrig bleibt. Die Videosynchronisationssignale sind Data Valid (DVAL), Frame Valid (FVAL) und Line Valid (LVAL). Camera Link Medium und Full verwenden jeweils einen oder zwei zusätzliche Channel-Link-Transceiverchips und erreichen so insgesamt bis zu 80 Bits Daten.
Die Kamerataktfrequenz liegt im Bereich zwischen 40 und 85 MHz. Die Rate der serialisierten Daten auf dem Kabel ist siebenmal so hoch.
Der Camera Link-Anschluss überträgt außerdem vier diskrete LVDS-Steuersignale (CC1 bis CC4) und zwei asynchrone serielle LVDS-Kommunikationsleitungen für die Kommunikation mit der Kamera.
Channel-Link ist eine universelle Datenleitung ohne Overhead für Protokoll oder Codierung. Daher ist eine Camera Link-Schnittstelle relativ leicht umzusetzen. Im Gegensatz zu CoaXPress, Camera Link HS, GigE Vision und USB3 Vision sind die Camera Link-Daten einfach serialisiert, nicht paketiert, nicht codiert, und somit ist keine Fehlererkennung oder Fehlerkorrektur vorgesehen. Heutige Camera Link-Schnittstellen werden in der Regel direkt in FPGAs implementiert.

Neueste Funktionen und zukünftige Entwicklungen

Über zwanzig Jahre nach seiner Einführung ist Camera Link nach wie vor eine beliebte Schnittstelle, und dafür sind Hunderte von Produkten wie Kameras, Framegrabbern, Kabeln, Extendern und Zubehör erhältlich. Vor allem ist es immer noch die Schnittstelle der Wahl für Zeilenkameras. Die größten Einschränkungen dieser Technologie liegen in der Bandbreite und der Kabellänge. Camera Link HS ist ein völlig neuer Standard, der ebenfalls von A3 gehostet wird. Dieser Standard ist nicht rückwärtskompatibel mit Camera Link und kann nicht als direkter Nachfolger angesehen werden. In vielen Machine Vision-Anwendungen wurde Camera Link mittlerweile durch CoaXPress ersetzt, das wesentlich mehr Bandbreite ermöglicht, längere Kabel unterstützt und ebenso robust ist.