CoaXPress 是什麼?
CoaXPress,高資料傳輸率的標準
![CoaXPress,高資料傳輸率的標準](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/1FuWUYTCizc3zqnfFD2vMM/d731ac94e06fe15c64111a7875a1e284/VC_Coaxpress_Interface_1422x800px.webp?fm=webp&f=center&w=800&q=80&fit=pad)
CoaXPress(或簡稱 CXP)標準最初由工業影像處理業界的六家公司推出,目的是開發一個快速的、也能遠距離傳輸大量資料的資料介面。首批 CoaXPress 介面於 2008 年在最重要的工業影像處理商展 Vision 展出,地點在司徒加特。再經過三年的發展後,CXP 1.0 於 2011 年作為標準正式發布。該標準至此在工業影像處理領域確立地位,最終在 2021 年推進到 CXP 2.0。
符合 CoaXPress 1.0/1.1 標準的介面,支援 6.25 Gbps (每一通道) 的資料傳輸率。現行的 CoaXPress 2.0 標準將傳輸速度加倍,最高可達 12.5 Gbps (每一通道)。
![CoaXPress 適用的典型應用:自動化光學檢測](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/6Mp3ijUlgiehi4LldxACFW/4b67c40ae9e39dbca831802a88f5e53d/Automate_Optical_Inspection_half_width.jpg?fm=webp&f=center&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
哪些應用領域受惠於 CoaXPress?
因此與其他標準相比,CoaXPress 介面主要的一項優勢是高資料速率。此外,相機與電腦之間可以橋接更遠的距離,這對許多應用都不可或缺,甚至為非常複雜的影像處理方案開闢新的可能性。特別是在半導體業,CoaXPress廣受歡迎。例如 3D AOI 系統(自動光學檢測)必須以高解析度處理及傳輸大量資料,不能出現明顯的延遲。其他領域也有相關應用,例如印刷檢測、食品檢驗、交通技術 (ITS)、醫藥等。
![在 CoaXPress 標準中,總是需要合適的介面卡來將資料傳到電腦中。](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/6vfuX72G5s17BcnZZlHNgX/b2adff20962df426f40b026dc18a8ec6/CoaXpress_plug-in-card_de_half_width.webp?fm=webp&f=center&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
介面比較 - CoaXPress vs. USB/GigE
來看看兩種知名介面:USB 和 GigE,以解釋 CXP 的特殊功能。
USB 3.0 介面本身已成為工業影像處理中一個可靠的選項。USB 3 Vision 標準建構於此界面上,同時在大眾市場上的接受度也逐漸提升。因此,所有筆電、桌機、平板和智慧型手機上都具備 USB 3.0 介面。
Gigabit 乙太網路從 2006 年起就成為工業影像處理的既定標準。GigE 具有大量已安裝的應用,目前是使用最廣泛的工業數位相機介面技術。
USB 3.0 和 GigE 的優點是不需在電腦中額外安裝附加介面卡。相對的 CoaXPress 標準需要在電腦中安裝對應的附加介面卡,以便傳輸資料。這是因為 CoaXPress 不像 USB 或 GigE 已經是標準 PC 的一部分。附加的介面卡也能減輕 CPU 負荷:如果沒有特殊的介面卡,像 CoaXPress 這樣的高資料傳輸率,將會為 CPU 帶來沉重負荷,只為了傳輸影像資料。
![線材長度受線材品質與類別的影響。](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/1f77mWfcg4cqvUJJjj2x0s/561b648e0450e74fb77851cd2563b2ef/Interface_Guidance_03_Upgrade_CXPA_1380x920px.webp?fm=webp&f=center&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
升級到 CoaXPress 2.0
在比較過各種介面的基本差異後,我們來細看 CoaXPress 2.0 標準。符合 CoaXPress 1.0/1.1 標準的介面,支援的資料傳輸率最高可達 6.25 Gbps (每一通道);而 CoaXPress 2.0 介面規範的傳輸速率有兩倍高,高達 12.5 Gbps (每一通道)。
介面卡和影像擷取卡有什麼不同?
雖然兩種都可以用來當做 CoaXPress 相機與電腦連線的介面卡,但因你的應用需求,兩種方式各有不同好處:
回溯「影像擷取卡」一詞的起源,當時類比視訊必須先在電腦進行數位化。今日影像已在相機感光元件進行數位化,然後以數位形式傳輸到電腦。因此,影像擷取卡僅提供數位介面 (GigE、USB、Camera Link、CoaXPress),並暫時儲存影像資料。有的影像擷取卡還能執行資料預處理,例如分箱或縮放。資料透過直接記憶體存取 (DMA) 直接寫入主記憶體,不需要經由電腦的處理器,因而大幅降低 CPU 負荷。來自影像擷取卡的影像資料通常透過影像處理專用的特殊軟體(例如 Halcon)或 GenICam 等標準化介面存取。影像擷取卡系統的配置工作量和成本相對較高,但對需要資料預處理的應用而言有其價值。
![相機與影像擷取卡](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/2ysOcag1tZnIqu8OMm0aU6/f12762de510cceb0c54349405b072a0b/boost_bundle_1120x307px.webp?fm=webp&f=center&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
與影像擷取卡相較,介面卡通常簡單得多。介面卡完全不做預處理,而是直接自相機連線取得影像資料,並直接存入工作記憶體中。這種方式也同樣跳過 CPU,透過 DMA 來傳輸,以降低 CPU 負載。由於介面卡上不進行影像處理,因此和影像擷取卡相比,這種方式的配置所需投入與成本都比較低。
功能 | 介面卡 | 影像擷取卡 |
---|---|---|
影像資料預處理 (例如縮放) | 無 | 有 |
透過 DMA 降低 CPU 負荷 | 有 | 有 |
標準驅動程式/介面(例如 GenICam) | 有 | 多數有 |
影像處理軟體介面 (例如 Halcon) | 有 | 多數有 |
安裝與配置的投入心力 | 低 | 中 |
成本 | 低 | 中 |
總結
長距離高速傳輸大量資料:用於工業影像處理的 CoaXPress 2.0 標準可做到這點。此電腦視覺介面設計上接替廣泛使用的 Camera Link 標準,另外還需要對應的電腦介面卡。然而,考慮到要傳輸大量資料,這並不是缺點,因為有了這張電腦介面卡,表示電腦 CPU 不受資料傳輸阻礙,可全部用於影像處理應用,而且額外的預處理也可在此卡上卸載。
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