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CN111371524B - 基于cameralink协议的时间同步精度检测系统 - Google Patents

基于cameralink协议的时间同步精度检测系统 Download PDF

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Abstract

基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，解决现有cameralink协议进行数据采集过程中存在采集不到摄像开始的首行时间戳信息，且在未开始摄像就使用上位机软件进行采集时会出现无数据而上位机死机等问题，包括施密特接口电路、秒脉冲接口电路、422接口电路、cameralink接口电路和时间戳产生模块；在摄像状态下，n组行号和时间戳复用器接收对应n组行号和时间戳锁存器输出的行号、秒计数值和微秒计数值，在非摄像状态，各路输出的行号和时间戳为0，模块内部的模拟行同步产生器生成典型行频下的cameralink的行同步信号，经每行时间戳信息输出启动切换器进行cameralink输出启动计数器的置位，从而启动一次时间戳的输出操作。可以同时采集多路的时间戳信息，也可应用短行周期的应用场合。

Description

基于cameralink协议的时间同步精度检测系统
技术领域
本发明涉及一种基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，具体涉及一种基于cameralink协议的多路短行周期的时间同步精度检测系统。
背景技术
采用422接口传输多通道时间戳信息，存在受波特率限制，不能用于多通道传输，也不能用于短行周期的应用场合；采用传统的cameralink协议，当开始输出数据后才开始采集，不能采集到摄像开始的首行时间戳信息；而在未开始摄像就使用上位机软件进行采集，则会出现无数据而上位机死机。
发明内容
本发明为解决现有cameralink协议进行数据采集过程中存在采集不到摄像开始的首行时间戳信息；且在未开始摄像就使用上位机软件进行采集时会出现无数据而上位机死机等问题，提供一种基于cameralink协议的时间同步精度检测系统。
基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，包括施密特接口电路、秒脉冲接口电路、422接口电路、cameralink接口电路和时间戳产生模块；
所述时间戳产生模块包括行同步检测模块、模拟行同步产生器、每行时间戳信息输出启动切换器、cameralink输出启动计数器、或门电路、n组行号计数器、n组微秒计数器、n组秒计数器、n组行号和时间戳锁存器、n组行号和时间戳复用器、422解析模块和多路复用器；
外部输入的422串口信号，经422接口电路进行电平转换后，传送至422解析模块；所述422解析模块接收输入的秒值、微秒值和摄像状态信号；
外部输入的秒脉冲，经秒脉冲接口电路进行电平转换后，对每组秒计数器和每组微秒计数器进行控制；每组微秒计数器在检测到秒脉冲的下降沿后，开始清零，或者递增到1999999微秒后清零；当接收到外部422串口输入的卫星平台有效的微秒值后，采用卫星平台的微秒值替换当前的微秒计数值；
每组秒计数器在检测到秒脉冲的下降沿后计数值加1，在接收到秒脉冲对应的GNSS秒值后，采用GNSS秒值替换当前的秒计数值；在接收到外部422串口输入的有效的卫星平台秒值时，采用卫星平台秒值替换当前的秒计数值；当微秒计数值为1999999时，则秒脉冲无效，当前的秒计数值加2；
外部输入的全局复位信号，经施密特接口电路后，分别进行行号计数器、微秒计数器和秒计数器的清零复位；
外部输入的各路输出的行同步信号，经施密特接口电路后，再经过行同步检测模块内对应的上升沿产生器进行上升沿提取，当每组上升沿产生器输出高电平脉冲信号时，则每组行号计数器加1，并将每组行号计数器，每组微秒计数器和每组秒计数器的当前计数值锁存到对应的行号和时间戳锁存器中；
同时，所述每组上升沿产生器输出高电平脉冲信号经或门电路进行或操作，再经每行时间戳信息输出启动切换器进行cameralink输出启动计数器的置位，实现启动一次时间戳的输出操作；
在行号和时间戳信息锁存操作后，n组行号和时间戳锁存器输出的行号、秒计数值和微秒计数值送入对应的n组行号和时间戳复用器，然后再经多路复用器后依次经cameralink接口电路输出。
本发明的有益效果：
1、本发明采用cameralink接口，能同时进行多通道的时间戳信息传输，而且能满足短行周期应用。
2、在非摄像阶段，将行号和时间戳都设置为0，同时产生典型行周期的cameralink接口启动信号，能保证在未摄像阶段cameralink的采集卡也能采集到数据，上位机软件不会卡死。
附图说明
图1为本发明所述的基于cameralink协议的时间同步精度检测系统的原理框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，包括施密特接口电路、秒脉冲接口电路、422接口电路、cameralink接口电路和时间戳产生模块。所述时间戳产生模块包含模拟行同步产生器、上升沿产生器1～上升沿产生器n、每行时间戳信息输出启动切换器、cameralink输出启动计数器、或门电路、行号计数器1～行号计数n、微秒计数器1～微秒计数n、秒计数器1～秒计数n、行号和时间戳复用器1～行号和时间戳复用器n、行号和时间戳锁存器1～行号和时间戳锁存器n、422解析模块和多路复用器。外部输入的422串口信号，经422接口电路进行电平转换后，送入时间戳产生模块，接收输入的秒值、微秒值和摄像状态信号。外部输入的秒脉冲，经秒脉冲接口电路进行电平转换后，送入时间戳产生模块，对秒和微秒计数器进行控制。外部输入的全局复位信号和各路输出的行同步信号，经施密特接口电路后，送入时间戳产生模块，分别进行全局复位和时间戳信息的锁存，最后经cameralink接口电路输出。
本实施方式中，所述外部输入的秒脉冲，经秒脉冲接口电路进行电平转换后，对每组秒计数器和每组微秒计数器进行控制；每组微秒计数器在检测到秒脉冲的下降沿后，开始清零，或者递增到1999999微秒后清零；当接收到外部422串口输入的卫星平台有效的微秒值后，采用卫星平台的微秒值替换当前的微秒计数值；
每组秒计数器在检测到秒脉冲的下降沿后计数值加1，在接收到秒脉冲对应的GNSS秒值后，采用GNSS秒值替换当前的秒计数值；在接收到外部422串口输入的有效的卫星平台秒值时，采用卫星平台秒值替换当前的秒计数值；当微秒计数值为1999999时，则秒脉冲无效，当前的秒计数值加2；所述GNSS秒值和平台秒值通过422通信协议中的帧标识进行区分。
外部输入的全局复位信号，经施密特接口电路后，分别进行行号计数器、微秒计数器和秒计数器的清零复位；
外部输入的各路输出的行同步信号，经施密特接口电路后，再经过行同步检测模块内对应的上升沿产生器进行上升沿提取，当每组上升沿产生器输出高电平脉冲信号时，则每组行号计数器加1，并将每组行号计数器，每组微秒计数器和每组秒计数器的当前计数值锁存到对应的行号和时间戳锁存器中；
同时，所述每组上升沿产生器输出高电平脉冲信号经或门电路进行或操作，再经每行时间戳信息输出启动切换器进行cameralink输出启动计数器的置位，实现启动一次时间戳的输出操作；在行号和时间戳信息锁存操作后，n组行号和时间戳锁存器输出的行号、秒计数值和微秒计数值送入对应的n组行号和时间戳复用器，按照顺序输出各通道的时间戳信息。
即：通过cameralink输出启动计数器控制多路复用器，按照n组行号和时间戳复用器的计数值递增的顺序，依次经cameralink接口电路输出第一组行号和时间戳复用器锁存的行号、秒计数值和微秒计数值至最后一组行号和时间戳复用器锁存的行号、秒计数值和微秒计数值。
本实施方式中，在摄像状态下，n组行号和时间戳复用器接收对应n组行号和时间戳锁存器输出的行号、秒计数值和微秒计数值，在非摄像状态下，无外部输入的各路输出的行同步信号(各路输出的行号和时间戳为0)，模块内部的模拟行同步产生器生成典型行频下的cameralink的行同步信号，送入每行时间戳信息输出启动切换器进行cameralink输出启动计数器的置位，实现启动一次时间戳的输出操作；全零值的行号、微秒计数值和秒计数值送入n组行号和时间戳复用器，然后再经多路复用器，最后经cameralink接口电路输出。
本实施方式中，所述时间戳产生模块的时钟频率fclk为422通信波特率f422clk的整数倍m，同时大于或等于cameralink接口芯片工作的最低频率fcameralink_low；同时保证在最小的行周期时间tperiod_min内能将n路是时间戳信息输出完毕。
Figure BDA0002409199150000041
式中，nline_num为行号传输所占的时钟数，nsecond为秒值传输所占的时钟数，nmicorseond为微秒值传输所占的时钟数，m为时间戳产生模块的时钟频率fclk相对于为422通信波特率f422clk的倍数。
本实施方式中所述的cameralink输出启动计数器的置位操作至少滞后时间戳的锁存操作一个时钟周期，也就是1/fclk。
本实施方式中，摄像状态的切换由422解析模块输出的摄像状态信号来控制；当接收到摄像开始命令后，摄像状态信号为有效的高电平；当上电复位或者接收到摄像结束命令后，摄像状态信号为无效的低电平。
本实施方式中，施密特接口电路主要采用74AC14芯片；秒脉冲接口电路和422接口电路采用适用于菊花链结构的DS26LV32芯片；cameralink接口电路采用DS90CR287芯片；时间戳产生模块采用复旦微公司的K7系列FPGA。

Claims (5)

1.基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，包括施密特接口电路、秒脉冲接口电路、422接口电路、cameralink接口电路和时间戳产生模块；其特征是：
所述时间戳产生模块包括行同步检测模块、模拟行同步产生器、每行时间戳信息输出启动切换器、cameralink输出启动计数器、或门电路、n组行号计数器、n组微秒计数器、n组秒计数器、n组行号和时间戳锁存器、n组行号和时间戳复用器、422解析模块和多路复用器；
外部输入的422串口信号，经422接口电路进行电平转换后，传送至422解析模块；所述422解析模块接收输入的秒值、微秒值和摄像状态信号；
外部输入的秒脉冲，经秒脉冲接口电路进行电平转换后，对每组秒计数器和每组微秒计数器进行控制；每组微秒计数器在检测到秒脉冲的下降沿后，开始清零，或者递增到1999999微秒后清零；当接收到外部422串口输入的卫星平台有效的微秒值后，采用卫星平台的微秒值替换当前的微秒计数值；
每组秒计数器在检测到秒脉冲的下降沿后计数值加1，在接收到秒脉冲对应的GNSS秒值后，采用GNSS秒值替换当前的秒计数值；在接收到外部422串口输入的有效的卫星平台秒值时，采用卫星平台秒值替换当前的秒计数值；当微秒计数值为1999999时，则秒脉冲无效，当前的秒计数值加2；
外部输入的全局复位信号，经施密特接口电路后，分别进行行号计数器、微秒计数器和秒计数器的清零复位；
外部输入的各路输出的行同步信号，经施密特接口电路后，再经过行同步检测模块内对应的上升沿产生器进行上升沿提取，当每组上升沿产生器输出高电平脉冲信号时，则每组行号计数器加1，并将每组行号计数器，每组微秒计数器和每组秒计数器的当前计数值锁存到对应的行号和时间戳锁存器中；
同时，所述每组上升沿产生器输出高电平脉冲信号经或门电路进行或操作，再经每行时间戳信息输出启动切换器进行cameralink输出启动计数器的置位，实现启动一次时间戳的输出操作；
在行号和时间戳信息锁存操作后，n组行号和时间戳锁存器输出的行号、秒计数值和微秒计数值送入对应的n组行号和时间戳复用器，然后再经多路复用器后依次经cameralink接口电路输出；
在摄像状态下，n组行号和时间戳复用器接收对应n组行号和时间戳锁存器输出的行号、秒计数值和微秒计数值，在非摄像状态，各路输出的行号和时间戳为0，所述模拟行同步产生器生成行频下的cameralink的行同步信号，经每行时间戳信息输出启动切换器进行cameralink输出启动计数器的置位，实现启动一次时间戳的输出操作；全零值的行号、微秒计数值和秒计数值送入n组行号和时间戳复用器，然后再经多路复用器，最后经cameralink接口电路输出。
2.根据权利要求1所述的基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，其特征在于：
所述cameralink输出启动计数器控制多路复用器，按照n组行号和时间戳复用器的计数值递增的顺序，依次经cameralink接口电路输出第一组行号和时间戳复用器锁存的行号、秒计数值和微秒计数值至最后一组行号和时间戳复用器锁存的行号、秒计数值和微秒计数值。
3.根据权利要求1所述的基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，其特征在于：所述时间戳产生模块的时钟频率fclk为422通信波特率f422clk的整数倍，同时大于或等于cameralink接口芯片工作的最低频率fcameralink_low；同时保证在最小的行周期时间tperiod_min内能将n路时间戳信息输出完毕；用公式表示为：
Figure FDA0003019316280000021
式中，nline_num为行号传输所占的时钟数，nsecond为秒值传输所占的时钟数，nmicorseond为微秒值传输所占的时钟数。
4.根据权利要求1所述的基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，其特征在于：所述cameralink输出启动计数器的置位操作至少滞后时间戳的锁存操作一个时钟周期，即为：1/fclk。
5.根据权利要求1所述的基于cameralink协议的时间同步精度检测系统，其特征在于：摄像状态的切换由422解析模块输出的摄像状态信号来控制；当接收到摄像开始命令后，摄像状态信号为有效的高电平；当上电复位或者接收到摄像结束命令后，摄像状态信号为无效的低电平。
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