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什么是CoaXPress?

CoaXPress - 实现高数据传输率的标准。

CoaXPress(简称CXP)标准原本是由工业图像处理领域的6家公司共同推出的,目的是开发出一个快速的数据接口,并实现更远距离地传输大量数据。第一个CoaXPress接口亮相于2008年举办的Vision斯图加特展会——这是工业图像处理领域的顶级展会。又经过三年多的研发,CXP 1.0终于在2011年以新接口标准的身份正式发布。从那时起,该标准在工业图像处理领域占得一席之地,然后在2021年发展成为CXP 2.0。

采用CoaXPress 1.0/1.1标准的接口所支持的数据率每通道最高可达6.25 Gbps。目前的CoaXPress 2.0标准规定了每通道的传输速率提升为原来的两倍,即达到12.5 Gbps。

CoaXPress能让哪些应用领域受益?

CoaXPress的典型应用:自动光学检测
CoaXPress的典型应用:自动光学检测

与其他标准相比,CoaXPress接口的两大主要优点是支持高数据率,以及可在更大距离上对相机和PC进行桥接。这两个特点对许多应用都很有价值,甚至能为复杂度极高的图像处理解决方案提供了可能性。

CoaXPress技术深受市场欢迎,尤其是在半导体行业。例如,3D AOI(自动光学检测)系统必须要以高分辨率传输大量数据,并且不能出现明显的延迟。其他应用领域还包括印刷检查、食品检测、智能交通(ITS)和医疗。

接口比较 - CoaXPress与USB/GigE

我们来看看两个众所周知的接口技术 - USB和GigE,以此详解说明CXP的特殊功能。

USB 3.0接口已确立了市场地位,成为工业图像处理领域中的可靠之选。USB3 Vision标准依赖于USB 3.0接口,在大众市场中日益获得了更多用户的青睐。因此,所有新的笔记本电脑、PC、平板电脑和智能手机现在都配有USB 3.0接口。

自2006年以来,千兆网(GigE)一直是工业图像处理的既定标准。按照已安装应用的数量来看,目前GigE是工业数字相机中使用最广泛的接口技术。

USB 3.0和GigE的优点是无需在PC中集成额外的拓展卡。相比之下,CoaXPress标准需要依赖于插入PC中的相应拓展卡来进行数据传输。与USB或GigE不同的是,标准PC中尚不具有CoaXPress接口。拓展卡还可以减轻CPU负载:由于CoaXPress通常数据率较高,如果没有特殊的拓展卡,光是传输图像数据就已经会给CPU带来沉重负担。

CoaXPress标准始终需要借助合适的拓展卡来将数据传输到计算机中
CoaXPress标准始终需要借助合适的拓展卡来将数据传输到计算机中

升级到CoaXPress 2.0

比较了各个接口之间的基本差异之后,我们现在来仔细分析CoaXPress 2.0标准。符合CoaXPress 1.0/1.1标准的接口支持每通道6.25 Gbps的数据率,而CoaXPress 2.0标准规定的传输速率是上一代技术的两倍,最高每通道可达12.5 Gbps。

如果您的系统以前在USB或GigE接口上运行,升级到CoaXPress 2.0会带来哪些潜能或优势?以下表格简述了更改接口时的注意事项:

CoaXPress接口与Camera Link接口的比较

线材长度因线材质量和类型而异

接口卡和图像采集卡的区别是什么?

虽然这两种卡都可用作拓展卡来将CoaXPress相机连接到PC,但每种卡都能够根据您的应用需求提供不同的优点。

图像采集卡”这个术语起源于需要先在PC上对模拟视频信号进行数字化的时代。时至今日,图像已经在相机芯片上实现了数字化,然后再以数字化的形式传输到PC上。因此,图像采集卡只提供数字接口 (GigE、USB、Camera Link、CoaXPress),并负责临时保存图像数据。部分图像采集卡还能通过Binning(合并)或Scaling(缩放)来预处理数据。数据可通过“直接内存访问”(DMA)功能直接写入主存储器,无需经由PC的处理器,从而显着降低CPU的负载。通常要借助进行图像处理的Halcon等特殊软件或GenICam等标准化接口,以获取来自图像采集卡的图像数据。图像采集卡系统的配置难度和成本都相对较高,但对于需要使用数据预处理的应用而言,这是一项值得的投资。

图像采集卡和相机
图像采集卡和相机

图像采集卡相比,接口卡相当简单。它完全移除了预处理功能,仅通过相机连接来接收图像数据,然后将其直接存储在工作存储器中。同样,这就可以通过DMA功能绕过CPU,以减少CPU负载。通过省略接口卡上的图像处理功能,可让接口卡的成本和配置难度均低于图像采集卡

功能特点 接口卡 图像采集卡
图像数据的预处理(例如缩放) 不支持 支持
通过DMA释放CPU的负载 支持 支持
标准驱动程序/接口(例如GenICam) 支持 大部分支持
连接到图像处理软件的接口(例如Halcon) 支持 大部分支持
安装和配置工作量 中等
成本 中等

结论

CoaXPress 2.0是适用于工业图像处理领域的标准,可以实现以高传输速率对大量数据进行远距离传输。它是一种换代技术,目的是替换目前广泛应用的Camera Link标准。这种计算机视觉接口要求在PC上安装相应的接口卡。但是这并不是缺点:由于CPU无需负责数据传输,就可以将全部处理器资源用于图像处理应用。与此同时,系统可以传输大量数据,并将额外的预处理工作转交给接口卡负责。