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申请/专利权人：中国科学院西安光学精密机械研究所

摘要：本发明提供一种TLK2711传输接口与Camera‑Link传输接口的转换电路，包括数据串行输入单元、FPGA单元及数据输出单元；数据串行输入单元包括对外连接器及至少一片TLK2711接收芯片；FPGA单元包括与TLK2711接收芯片一一对应的处理单元，处理单元包括输入逻辑单元、FIFO及输出逻辑单元；数据输出单元包括与TLK2711接收芯片一一对应的Camera‑Link发送芯片及Camera‑Link接口；TLK2711接收芯片与对外连接器串联；输入逻辑单元的输入端与TLK2711接收芯片的输出端连接；FIFO的输入端与输入逻辑单元的输出端连接；输出逻辑单元的输入端与FIFO的输出端连接，输出逻辑单元的输出端与Camera‑Link发送芯片的输入端连接，Camera‑Link接口与Camera‑Link发送芯片串联。本发明解决了TLK2711数据传输接口向Camera‑Link标准图像传输接口转换的实际应用问题。

主权项：1.一种TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特征在于：包括数据串行输入单元、FPGA单元及数据输出单元；所述数据串行输入单元包括对外连接器及至少一片TLK2711接收芯片；所述FPGA单元包括与TLK2711接收芯片一一对应的处理单元，所述处理单元包括输入逻辑单元、FIFO及输出逻辑单元；所述数据输出单元包括与TLK2711接收芯片一一对应的Camera-Link发送芯片及Camera-Link接口；所述TLK2711接收芯片与对外连接器串联；所述输入逻辑单元的输入端与TLK2711接收芯片的输出端连接，将传输的数据转化为以像素为单元的数据形式；所述输入逻辑单元所转化的像素的位深为12bit；所述FIFO的输入端与输入逻辑单元的输出端连接，按像素进行数据缓存；所述输出逻辑单元的输入端与FIFO的输出端连接，输出逻辑单元的输出端与Camera-Link发送芯片的输入端连接，输出逻辑单元将数据按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据并按Camera-Link数据传输协议发送给Camera-Link发送芯片；所述Camera-Link接口与Camera-Link发送芯片串联。

全文数据：一种TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路技术领域[0001]本发明属于高速数据传输领域，涉及高速串行数据向高速并行数据的转换技术领域，尤其是TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路。背景技术[0002]随着我国空间遥感技术的发展，卫星遥感越来越呈现出高时间分辨率、高空间分辨率和高光谱分辨率的发展趋势，载荷数据类型越来越多样化，数据量越来越大，导致数据率、带宽等由过去几Mbps发展到目前数Gbps甚至更高。数据传输也从传统采用多路LVDS并行传输接口逐渐过渡为更高带宽、更高可靠性接口，如基于高速串行解串收发器TLK2711的应用，其单路传输速率高达2.5Gbps，同时TLK2711采用自同步通信方式，利用时钟和数据恢复技术代替同步传输数据和时钟，有效解决了信号和时钟偏移问题;此外，采用了串行通信技术使得设备及电缆布线更为简单，系统抗干扰能力更强。[0003]TLK2711的应用方便了星载高分辨成像数据传输，而对于星载高分辨成像设备在地面演示验证阶段却并不能与采集存储计算机直接建立连接关系（目前计算机通用接口并无这一新型传输接口），而Camera-Link接口随着多年的技术发展，其在图像采集传输上非常成熟，并且市场上有大量工业化的Camera-Link转PCIPCI-E采集卡。因此，设计一种高效的实时图像数据接口转换电路，实现将TLKWl1数据接口转换为标准Camera-Link协议的数据接口显得尤为重要，并可以为高分辨成像技术提供有利的技术支持。发明内容[0004]为了实现高速数据串行总线TLK2711接口与Camera-Link接口协议转换，本发明提供了一种TLKWll传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，该转换电路易于实现，为TLK2711传输数据的实时存储显示在计算机上提供了一种新的技术手段和方法。[0005]本发明的技术解决方案如下：[0006]—种TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特殊之处在于:包括数据串行输入单元、FPGA单元及数据输出单元；[0007]所述数据串行输入单元包括对外连接器及至少一片TLK2711接收芯片；[0008]所述FPGA单元包括与TLK2711接收芯片一一对应的处理单元，所述处理单元包括输入逻辑单元、FIFO及输出逻辑单元；[0009]所述数据输出单元包括与TLK2711接收芯片一一对应的Camera-Link发送芯片及Camera-Link接口；[0010]所述TLK2711接收芯片与对外连接器串联；[0011]所述输入逻辑单元的输入端与TLKWll接收芯片的输出端连接，将所传输的数据转化为以像素为单元的数据形式；[0012]所述FIFO的输入端与输入逻辑单元的输出端连接，按像素进行数据缓存；[0013]所述输出逻辑单元的输入端与FIF0的输出端连接，输出逻辑单元的输出端与Camera-Link发送芯片的输入端连接，输出逻辑单元将数据按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据并按Camera-Link数据传输协议发送给Camera-Link发送芯片；[0014]所述Camera-Link接口与Camera-Link发送芯片串联。[0015]进一步地，为了向输出逻辑单元发送命令字以对输出图像大小格式进行调整，所述的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路还包控制输入单元及其连接器，所述控制输入单元的输出端与输出逻辑单元的输入端连接，所述控制输入单元的输入端与连接器的输出端连接，所述连接器的输入端用于与下位机或计算及存储设备的输出端连接，即所述的连接器也是一种对外连接器，控制输入单元的输入端通过连接器与下位机或计算机存储设备的输出端连接。[0016]进一步地，所述对外连接器为MKHS连接器。[0017]进一步地，所述FPGA的型号为XC4VSX55-1OFF11481。[0018]进一步地，所述Camera-Link发送芯片采用DS90CR287芯片。[0019]进一步地，Camera-Link接口为MDR26标准接口。[0020]本发明与现有技术相比，优点是：[0021]1、本发明采用FPGA单元，设置与TLK2711接收芯片一一对应的处理单元包括输入逻辑单元、FIR及输出逻辑单元），使得输入数据转化为以像素为单元的数据形式，按像素进行数据缓存，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据，构建形成TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口之间的转换电路，解决了TLK2711数据传输接口向Camera-Link标准图像传输接口转换的实际应用问题，为目前高分辨成像仪海量数据输出提供了一种新的硬件架构。[0022]2、本发明提供的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路可以通过控制输入单元指令来配置Camera-Link输出接口的图像大小，使得该转换电路具有一定的通用性，本发明设计合理、可靠，能够完成2.98Gbps带宽的高速实时数据传输。[0023]3、本发明提供的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，具有图像分辨率高、实时性好、误码率低;并具有体积小、便于携带、简单方便、工作性能稳定等诸多优点。[0024]4、本发明提供的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路具有广泛的应用前景，还可以用在如:高分辨成像光谱仪、立体测绘相机、大带宽可见光相机、短波红外相机等设备中。[0025]5、本发明经济、实用性好，该板卡搭配市场上广泛使用PCI-E图像采集卡就可以方便的进行图像显示、存储，用户不需要再花精力开发专门的采集显示软件。附图说明[0026]图1为本发明应用实例原理示意图；[0027]图2为本发明转换电路的组成框图；[0028]图3为本发明实施例转换电路的组成结构图。具体实施方式[0029]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。[0030]如图1所示，本发明主要针对TLK2711数据传输接口向Camera-Link图像数据传输接口转换电路进行设计，实现TLK2711数据传输接口向Camera-Link标准图像传输接口的转换。[0031]如图2-3所示，本发明提供的高速数据传输接口转换电路板卡，包括FPGA单元、FLASH存储单元、数据串行输入单元、数据输出单元、控制输入单元、晶振单元、供配电单元组成。[0032]1数据串行输入单元[0033]数据串行输入单元由接口连接器、TLK2711接收芯片组成，TLK2711接收芯片为高速串行解串收发器;具体应用实施案例中，连接器采用AirBorn公司生产的MKHS连接器，根据工程需要设计中使用了2片TLK2711接收芯片，单片工作时钟100Mhz;2片TLK2711接收芯片分别将各自输入的高速串行数据解码为16bit并行数据、1路lOOMhz随路时钟、2路KD编码控制信号此2路信号根据发端数据格式协议，用来判断是否为有效数据）；TLK2711接收芯片将串行数据解串后通过总线的方式将数据流输出给FPGA单元进行数据处理。[0034]⑵FPGA单元[0035]FPGA单元接收数据串行输入单元输入的数据、时钟和控制信号，FPGA通过内部运行软件调用其内部输入逻辑单元实现数据重组，后将重组的数据存储进其内部存储器FIFO模块中，内部输出逻辑单元单元将数据按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据并按Camera-Link数据传输协议发送给数据输出单元。具体到本发明一个实际应用案例中，选用了Xilinx公司FPGA型号为XC4VSX55-10FF1148I，其内部输入逻辑单元是按照发端高分辨成像仪数据发送格式，将16bit的数据重新拆分为12bit位深的每个像素，使得FIFO保存的时候数据按像素保存，S卩FIFO位宽设置为12bit，位深根据图像大小具体设置;TLK2711接收芯片1接收的数据经过数据重组、FIFO缓存、输出逻辑单元后发送给Camera-Link发送芯片1，TLK2711接收芯片2接收的数据经过数据重组、FIFO缓存、输出逻辑单元后发送给Camera-Link发送芯片2;输出逻辑单元是将图像数据按照Camera-Link图像传输协议发送，本案例中采用的是Medium格式，每通道分别输出行1路同步信号、1路帧同步、1路数据有效信号、24bit并行图像数据2个像素）、1路时钟80Mhz。[°036]FPGA单元还需要响应控制输入单元的控制命令并及时给予应答，根据命令字调整输出Camera-Link有效图像大小即设置图像由m行Xn列），使得本发明具有更好的普适性。[0037]FPGA单元中的输入逻辑单元分别对接收的数据流进行数据重组;该部分本领域技术人员根据自身数据发送端的发送协议进行数据重组，即将TLK2711接收芯片传输的16bit数据依次转化为一个个的像素；比如12bit量化的图像，如果按照16bit传输那么就需要每4个像素组成3个16bit数据，分3个节拍依次传输，那么数据重组就是要把3个节拍的数据重组为4个像素。这个根据本领域设计师自定义图像传输格式，也就是对自定义传输图像的恢复。[G038]FPGA单元中输出逻辑单元将像素按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据并按Camera-Link数据传输协议发送给Camera-Link发送芯片。该部分本领域技术人员可根据选取的Camerlink传输协议的具体格式实施，如采用Base、Medium、Full，本设计系统只支持Base或Medium格式，而具体在实施中实际选用了Medium方式。[0039]控制输入单元向FPGA发送命令字以实现对输出图像大小格式调整;控制输入单元接收来自下位机计算机存储设备通过串口发送的命令字，命令字可自定义，FPGA内运行的逻辑单元根据接收的控制命令，并据此修改其送给Camera-Link接口协议专用发送芯片的行有效信号、帧有效信号、数据有效信号及数据，从而达到对图像输出大小的调整。[0040]⑶数据输出单元[0041]数据输出单元由输出连接器Camera-Link接口、Camera-Link发送芯片组成，工作过程中需要供配电单元提供工作电平，并接收FPGA发送的1路同步信号、1路帧同步、1路数据有效信号、24bit并行图像数据、1路时钟信号。具体到本设计采用了2片DS90CR287组成Medium格式作为发送芯片，工作时钟80Mhz;Camera-Link接口采用了MDR26标准接口。[0042]⑷控制输入单元[0043]控制输入单元用来向FPGA单元发送命令字以实现对输出图像大小格式的调整，采用串行通信。具体到本案例，控制输入单元由差分收发器DS90LV019构成，波特率9600，其对外连器件由整合在MDR26接口上的通用Camera-Link传输线缆输入。[0044]⑸FLASH存储单元[0045]FLASH存储单元为一种非易失性、电可擦除可编程只读存储器，主要用来为FPGA启动提供程序加载。具体到本案例，使用了Xi1inx公司专用FLASH配置芯片XCF32P。[0046]⑹晶振单元[0047]所述晶振为FPGA提供工作时钟，是整个板卡工作的源头时钟。具体到本案例，采用了lOOMhz外部晶振。[0048]⑺供配电单元[0049]供配电单元包括电源接口连接器、数片电源变换芯片，为整个电路器件工作提供所需的多个类型的电源。

权利要求：1.一种TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特征在于:包括数据串行输入单元、FPGA单元及数据输出单元；所述数据串行输入单元包括对外连接器及至少一片TLK2711接收芯片；所述FPGA单元包括与TLK2711接收芯片一一对应的处理单元，所述处理单元包括输入逻辑单元、FIFO及输出逻辑单元；所述数据输出单兀包括与TLK2711接收芯片一•一对应的Camera-Link发送芯片及Camera-Link接口；所述TLK2711接收芯片与对外连接器串联；所述输入逻辑单元的输入端与TLKWll接收芯片的输出端连接，将传输的数据转化为以像素为单元的数据形式；所述FIFO的输入端与输入逻辑单元的输出端连接，按像素进行数据缓存；所述输出逻辑单元的输入端与FIFO的输出端连接，输出逻辑单元的输出端与Camera-Link发送芯片的输入端连接，输出逻辑单元将数据按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据并按Camera-Link数据传输协议发送给Camera-Link发送芯片；所述Camera-Link接口与Camera-Link发送芯片串联。2.根据权利要求1所述的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特征在于：还包括控制输入单元及其连接器，所述控制输入单元的输出端与输出逻辑单元的输入端连接，所述控制输入单元的输入端与连接器的输出端连接，所述连接器的输入端用于与下位机或计算及存储设备的输出端连接。3.根据权利要求1或2所述的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特征在于:所述对外连接器为MKHS连接器。4.根据权利要求1或2所述的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特征在于:所述FPGA的型号为XC4VSX55-10FF1148I。5.根据权利要求1或2所述的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特征在于:所述Camera-Link发送芯片采用DS90CR287芯片。6.根据权利要求1或2所述的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特征在于:Camera-Link接口为MDR26标准接口。7.根据权利要求1或2所述的TLK2711传输接口与Camera-Link传输接口的转换电路，其特征在于：所述输入逻辑单元所转化的像素的位深为12bit。

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