Coaxpress

最新推荐文章于 2025-12-05 16:00:00 发布

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#fpga开发 #硬件工程

本文介绍了FPGA实现Coaxpress协议开发案例。先介绍了Coaxpress协议，它是高速成像标准，用于多种领域；接着阐述系统组成，包括Device、Host、link等概念及数据传输情况；还说明了协议用K码识别对齐，介绍packet类型；最后展示了协议FPGA实现的调试截图。

加入头条有段时间了，一直想写点什么，这次就从本人的工作开始，介绍一些和FPGA 相关的应用开发案例。第一期介绍一下fpga 实现coaxpress 协议开发。

Coaxpress 协议介绍

介绍Coaxpress 协议之前，先提下JIIA ，日本工业成像协会 (JIIA) 是一家总部设在日本的组织旨在领导工业成像技术创新。JIIA为与工业成像相关的组织推广全球社区，从而促进全球工业成像标准和产品的开发。由于日本工业成像公司占据广泛的市场，JIIA获得了独特的优势，成为了工业成像技术的领先开发商。这些类别包括工业相机、输入设备、图像处理器、图像处理软件、光学仪器、照明设备以及测量和分析机器。

CoaXPress (CXP) 是全球领先的专业和工业成像应用中的高速成像标准，应用包括机器视觉、医学成像、生命科学、广播和国防。

CoaXPress是一个将摄像头连接到桢抓板的接口。它结合了同轴电缆的简易性和最先进的高速串行数据技术，这实现了每根电缆高达12.5 Gbps数据速率，以及同一电缆中的设备控制和电源。CoaXPress是一种点对点可扩展接口。相机和帧抓板之间的物理介质是75 Ω同轴电缆。

系统介绍

1.Coaxpress 系统大概如下：

这里有几个概念，Device/Host/link

Device是相机端，面帧/线阵相机，产生图像数据，通过connection 送到host 端，同时受host 控制

Host 是主控端，接受device的mulit/single link data，，数据率可以达到12.5Gbps,恢复图像数据，另外通过link 下发控制trigger 信号，以及访问device 内部的bootstrap & manufacturer-specific register space ,数据率40.3Mbps/20.83Mbps，再就是通过connection 为device 提供max13W的供电能力。

link 是有单个或者多个connection 组成的数据传输链路，其中每个device 必须有一个master connection，另外的extension connection option。connection 是由两端的接插件BNC/Micro-BNC/DIN1.0/2.3和75Ω的电缆组成，最高速度下可以传输40m

coaxpress 链接示意图

2.cxp 里面的high speed 数据一般是由device 这边发起，low speed 数据由host 这边发起。device 主控芯片FPGA transceiver 输出高速信号经过一个均衡器输出到BNC/micro-BNC，同时这个均衡器输出一个LF_OUT信号给FPGA ，这个LF_OUT 信号就是low speed 信号。这个均衡器一般用的是microchip 的EQCO系列芯片。相应的在host 这边也有一个均衡器，输出高速信号，同时也会接受LF_IN。

coaxpress 数据流

3.协议用一组K 码来做识别和对齐，无论高速还是低速信号，如下图。数据传输前都是需要经过8B/10B 编码，以word 为单位组织。

K code

4.packet 类型主要有以下几种：

coaxpress packet type

I/O ： host 发起的trigger以及device 返回的ack
stream : 图像数据
control：host 发起的读写控制命令,Test /heartbeat

我们以一个stream packet 大概介绍下其组成结构，如下图：

stream data packet

首先是发送K27.7x4 标识packet 起始，0x01 是表示这是stream data packet. stream ID 是当前传输的stream ID，在multi-streams 中来区别不同的数据。packet Tag 是一个包的循环计数。DsizeP是stream data word length ,后面紧跟着就是数据。同时需要对数据做crc ，附在数据后。最后发K29.7 x4 表示packet 结束。

上面对Coaxpress 数据传输部分做了大概介绍。还有很多细节，比如热插拔/识别，上电速度协商,支持GenICam等。