日期
05/06
2014
咨询
  • QQ扫一扫

  • Vision小助手
    (CMVU)

四大方案助您解决使用USB3.0视觉系统问题
收藏
2014-05-06 11:24:34来源: 中国视觉网

    首先,对于USB3.0,笔记本电脑最佳的配置是什么?很多用户选择USB3.0接口,是因其即插即用的易用性。现在带有ExpressCard插槽的笔记本电脑越来越少,过去是用这种插槽支持外接卡以实现其他数字接口。用同一根电缆传输数据和电源,使得USB3.0相机的使用更加容易,无需额外的硬件。
    在移动应用中,您可以将相机直接连接到带有USB3.0接口的笔记本电脑上,随后就可以立即使用相机了。然而由于电源或电缆长度等问题,很多情况可能并非如此简单。
    单一的USB3.0端口设计用于提供高达4.5的电源,虽然USB3.0向后兼容USB2.0,但是两者的供电能力却完全不同。大多数USB2.0接口能提供5V/500mA或2.5W的电源。USB3.0和USB2.0在供电能力方面所存在的差异,是由于两者在主板设计和所有USB主控制器芯片不同所致,需要根据相机的供电要求来考虑要选择的接口。
    其次,在选择与笔记本电脑一起使用的USB3.0电缆时,也有一些因素需要考虑。大多数USB3.0相机厂商提供的电缆长度为5m。然而,这些较长的电缆通常是在PC机上测试的,而PC上使用的是PCI-Express主控制器卡。在PCIe卡上。物理USB3.0主控制器芯片和USB3.0接口紧靠在一起,因此印刷电路板(PCB)的“走线”非常短。笔记本电脑上,其主板电路设计比较紧凑,PCB 走线可能会很长。在这种情况下,USB3.0电缆的长度加上PCB走线的长度,可能会导致电缆连接距离太长,并且会出现连接不稳定的现象。因此在这种情况下,最好使用较短的电缆,或者购买适合工业应用的更高质量的电缆。
最大化利用USB3.0带宽
    USB3.0支持直接内存访问(DMA),最大限度地减少了CPU的使用率,这对于高带宽应用而言至关重要。而为了避免出现性能瓶颈,需采用一台高性能PC来接收和处理所有数据,因此,PC组件的选择也是视觉系统设计需要考虑的一个重要方面。
    目前市场上存在多种USB3.0主控制器卡。使用较新的USB3.0主控制器芯片组能够比上一代芯片组提供更高的带宽。如果对现有的PC系统做功能扩展,也需要注意主板的PCI Express版本。使用单通道(x1)PCI Express1.0接口的系统,不支持USB3.0的完整传输速度。因为笔记本电脑通常不对PCI Express作详细说明。为了使USB3.0相机在全帧率下运行,要使用PCIe 1.0 X4接口(1GB/s)或较新版本的PCIe。
    元件的选择不单单要考虑USB3.0接口。随着数据带宽达到370MB/s,还必须要确保PC的其余组件能够处理大量数据。您需要选择一个独立显卡,以便将图像显示功能从CPU转移到显卡上。如果想将大量图像数据保存到磁盘上,则需考虑固态硬盘或RAID阵列。
    在高带宽应用环境中部署USB3.0相机时,应该评估成像过程的每个阶段,以确保选择合适的硬件,消除性能瓶颈。
    本篇文我们主要介绍的是对于USB3.0而言,笔记本电脑的最佳配置及如何最大化的利用USB3.0带宽。下章我们将介绍USB3.0如何应用于多相机系统,如何在第三方软件环境下使用USB3.0相机。
    USB3.0如何应用于多相机系统,如何在第三方软件环境下使用USB3.0相机。
    USB3.0如何应用于多相机系统
    支持USB3.0的主板通常提供2-8个USB3.0接口。可以使用USB3.0集线器或USB3.0主控制器卡进一步扩展接口的数量。
    USB3.0集线器有各种形状和尺寸,其采用不同芯片组厂商的USB3.0集线器控制器。集线器可以插入到PC上的USB3.0接口,意味着所有的数据均通过位于主PC上的同一个接口,带宽被集线器上的所有接口共享。每个相机的带宽需求被分开单独管理,以避免数据溢出总线导致的数据丢失。大多USB3.0相机支持带宽控制,从而允许设置相机将消耗的最大带宽。当然,也可以使用具有较新USB3.0集线器主控制器的集线器,相比于上一代控制器,其在整体吞吐量方面具有更好的性能。这些控制器包括VIA VL812、Genesys Logic GL3520和Renesas uPD720210。集线器还能提供一些额外的好处,如增加系统的工作距离。
    多端口主控制器是为系统增加更多USB3.0接口的另一种方法。这些板卡直接连接到主板上的PCI-Express插槽。市场上的大多数板卡是单一控制器,其总带宽被卡上的所有端口共享。当然也有一些供应商提供带有多个控制器的板卡,每个端口与一个主控制器相匹配,从而实现每个端口的完整带宽。然而这些板卡通常需要更大的PCI-Express 插槽,如具有4通道或8通道的插槽。
在第三方软件环境下使用USB3.0相机
    大多数相机厂商都提供应用程序编程接口(API)用于相机的进一步开发。API通常提供相机控制,但没有图像处理库。您可能想要开发自己的图像处理算法,如光学字符识别(OCR),或是将相机与第三方供应商的现有图像处理库一起使用。市场上存在着这么多的软件程序包和相机供应商,互操作性需要已经促使了行业的标准化以及相机与软件应用的统一方法,实现相互沟通。
    USB3 Vision委员会成立于2011年,其目的是为了USB3.0相机创建并管理一套控制与传输标准。该委员会希望在现有的GigE Vision标准化工作的基础上,建立USB3 Vision标准。GigE Vision是一项专为以太网相机设计的标准,并根据已经在过去几年获得普及的GenICam开发而来。GigE Vision标准定义了传输和控制协议,其依靠一个标准的格式命名约定(SFNC)利用了GenICam的成功,以保持功能及属性命名方面的一致性。
    USB3 Vision标准于2013年1月18日正式公布,其也使用了GenICam。这使得相机用户和软件供应商都能受益。从相机方面来看,用户只需要熟悉一些相机属性和控件,在软件方面,软件只需要简单地支持一组标准属性和控件,允许用户使用任何兼容USB3 Vision相机。对于不支持USB3 Vision的供应商,可以采用一个专用接口或插件来使用第三方的应用。