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BCON for LVDS 硬件设计指南#

本主题提供有关与 Basler BCON for LVDS 接口配合使用的硬件设计建议。

诸如 X1、XCLK、CC0 或 I2C_SDC 之类的标识符表示您的相机主题中提供的引脚名称。您可以在“型号”部分找到适用于您相机的主题。

数据传输(X0、X1、X2、X3、XCLK)#

BCON for LVDS 使用四条数据通道(X0 至 X3)和一条时钟线路 (XCLK),将图像数据从相机传输到图像处理单元。

在数据传输期间,信号反射可能成为导致误码的主要原因。发射器中的每一个信号变化都会产生一个将传播到接收器的波形。如果走线另一端的终端电阻与差分走线的阻抗匹配,则会消耗波的大部分能量。

因此,差分走线和终端电阻都必须具有 100 欧姆的阻抗。如果它们与目标阻抗不匹配,反射波会干扰原始信号并导致误码。

数据传输的设计建议#

印刷电路板 (PCB)#

  • 将 PCB 设计为具有 100 欧姆的差分阻抗。如果无法实现,则应将连接器与接收器之间的走线保持在尽可能短的限度。
  • 差分走线采用应尽可能彼此靠近的布线方式,但每对走线之间至少要留出三根线宽的间隙。
  • 确保一个差分对的两条走线具有相同的长度。不过只要长度差不超过 5 毫米便无关紧要。
  • 确保所有走线对的长度差异不超过 20 毫米。
  • 在每对走线上放置一个 100 欧姆的终端电阻,该电阻应尽可能靠近接收器的引脚。
  • 避免使用通孔。如果可能,连接器到接收器的走线应布设在同一个 PCB 层上。
  • 避免使用柱脚。将走线穿过终端电阻的焊盘,不要将走线分叉。即便较小的柱脚也会引起反射。

柔性扁平电缆 (FFC)#

  • 选择具有 100 欧姆差分阻抗的 FFC,以避免电磁干扰 (EMI) 问题。
  • 线缆应远离无屏蔽电动机、变压器和无屏蔽线圈。
  • 如果使用无接地层的 FFC,请使线缆远离介电损耗较高的材料。
  • 如果您将 FFC 与接地层一起使用,请确保插入线缆时,接地卡舌朝下。
  • 订购定制的柔性扁平线缆时,请指定 FFC 连接器(请参阅下文),以确保接地卡舌处于正确的位置,并且固定卡舌的形状正确。
  • 使用不带接地层和固定卡舌的标准柔性扁平线缆时,请保持较短的线缆长度,避免靠近其他材料。请注意,使用不带固定卡舌的线缆时,拉拔力会减小。

FFC 连接器#

  • Basler 可以使用其他具有相同引脚数的连接器,但建议在相机端和系统端使用相同的连接器。
  • 相机端 FFC 连接器的订购代码为 Hirose FH41-28S-0.5SH(05)。该连接器针对阻抗受控的柔性扁平线缆进行了优化。
  • 确保 FFC 接触垫片符合 Hirose FH41 连接器的机械规格,以避免使接地层和数据线短路。有关更多信息,请参见 FH41 系列连接器网站

触发和通用输入 (CC0)#

LVDS 输入线路可用于将触发信号发送到相机。尽管触发频率非常适中,但请务必遵守 LVDS 设计规则,以免产生噪声。否则噪声会导致错误的触发事件。

此外,LVDS 输入可以用作通用输入。输入的状态可以随时通过相机的控制界面读取。

输入不需要终端电阻。该线路会在相机一端终止。

在其他方面,适用与数据输出线路相同的建议。

I²C 配置接口(I2C_SDA、I2C_SCL、I2C_ID)#

Basler dart BCON for LVDS 相机使用 I²C 接口与控制处理器交换配置数据。

I²C 是集电极开路总线接口,带有两条信号线路,分别是 SDA 和 SCL。请将这些信号线路连接到 I²C 控制器的相应端口。通常,I²C 控制器是将用于处理图像数据的微控制器或片上系统 (SoC) 的一部分。

有关 I²C 的更多信息,请参见 I²C 总线规范和用户手册

注意 - 电压超出规定范围可能会导致损坏。

您必须提供符合 BCON for LVDS 接口线路各自电压要求的相机电源:

电源线路 (VCC) 的标称电压为 5 VDC

I²C 接口线路(I2C_SCL、I2C_SDA、I2C_ID)的标称电压为 3.3 VDC

I²C 接口设计建议#

  • I²C 总线的电压电平为 3.3 V。确保将上拉电阻连接到 3.3 V。
  • 如果只有一个或两个相机,则将 I2C_ID 引脚连接到第一个相机的 GND 和第二个相机的 3.3 VDC。这可以帮助您确定哪个相机连接到给定的数据接口。
  • 单个 I²C 总线段的电容性总线负载限制为 400 pF。考虑到长扁平柔性线缆会明显影响总线的总负载。因此如有必要,请使用多条 I²C 总线或一个 I²C 总线中继器。
  • 选择合适的上拉电阻。最佳值取决于 I²C 总线的电容性负载。要确定合适的电阻值,请参考 I²C 总线规范和用户手册

电源(GND、VCC)#

相机需要单个 5 VDC 电源。电源质量差会降低相机的成像质量。但是,正确设计的开关式电源(用于为 USB 端口供电)能产生良好的效果。

电源设计建议#

  • 每个相机的电源应能够提供 1.5 W 的功率。较长的线缆会导致明显的电压降,从而导致功耗高于相机本身所需的功耗。
  • 接地噪声会导致图像质量下降。确保 PCB 上的电源输入(VCC 和 GND)靠近相机接口。处理器和内存不应置于电源输入与相机连接器之间。
  • 在为相机供电的相机连接器上直接使用一个额外的电容器(例如 10 μF MLCC - 多层陶瓷电容器)。如果电源噪声很大,则由电容器和电感器组成的低通滤波器可以帮助平滑供电电压。

LVDS 接收器#

BCON for LVDS 接口旨在与 FPGA 以及 Channel Link 串并转换设备配合使用。

为实现全速运行,FPGA 必须支持至少 560 Mbit/s 的比特率。Channel Link 串并转换器设备必须支持 28 位和 84 MHz 或更高规格。

有关合适的 Channel Link 设备的列表,请参阅 Channel Link 设计指南