工业摄像机与传感器领域　以太网技术优势明显.doc

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1、工业摄像机与传感器领域　以太网技术优势明显　　以太网起初是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，使用载波监听多路访问及冲突检测技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上，以太网与IEEE802.3系列标准相类似。除了在工业控制自动化网络领域已广泛普及外，以太网的应用也继续扩大到更多工厂的器件和传感器层。针对工业摄像机和传感器的应用，考虑采用基于以太网的连接而放弃模拟或LVDS等传统方法的原因可能并不明显。如图1所示，摄像机和中央单元的处理成本较高。然而，许多关键要素

2、最终仍为汽车制造商提供了更低的成本和更高的性能。　　　　图1.摄像机耗费成本　　采用低成本非屏蔽线缆可显著降低线缆的成本。此外，基于标准的100BASE-TX以太网也无需再使用有源以太网（PoE）提供的额外的电力电缆。然而，要了解以太网的真正价值，必须通过简单的材料清单看到更深的层次。一个连接办公室、程序、控制和器件层的单一公用网络即可以远程方式识别、监视和控制网络上的每一个器件。这不但可大幅提高管理效率，降低操作成本，还能显著降低甚至消除更多明显的机器故障风险。　　　　摄像机挑战　　对设计师而言，任何传感器或摄像机应用都面临一些共同的关键挑战；小尺寸，面向工

3、业和汽车应用的摄像机和传感器市场的发展，催生了越来越多的空间限制要求；低功耗，摄像机传感器产生的热噪声会直接影响图像质量。在缺乏所需空间限制的情况下，改善热功耗和更低的功率对达到所需性能至关重要，低噪耗，和热噪声一样，电噪声也会降低传感器图像的质量。此外，还必须在最好不使用高成本线缆（例如，光纤电缆或屏蔽线缆等）的前提下达到工业EMC的排放要求；高可靠性，能够在极端恶劣的环境下提供必要性能。　　为证明标准以太网能符合摄像机系统的需求，麦瑞找来了汽车传感器专业厂商SiliconMicroSensorsGmbH（FirstSensorAG移动业务部）共同针对要求最

4、严格的应用，设计出一款小尺寸的“即可投产”的汽车和工业级解决方案；1.百万像素（720p）级高动态范围（HDR）摄像机；2.视野范围在55°到190°之间；3.MJPEG视频压缩；4.以太网AVB兼容比特流（MJPEG或UDP）；5.支持有源以太网；6.在低成本非屏蔽双绞线上的速度可超过100Mbps；7.达到IP68/IP6k9标准，防水、防刮、防雾；下方图2所示的麦瑞/SMS解决方案基本功能方块图，在所有标准以太网摄像机设计中非常普遍。　　　　图2.以太网摄像机功能方块图　　解决方案提供OmnivisionOV10635或ApTInaAR0132AT图像传

5、感器等两种选择。飞思卡尔MPC5604处理器可根据输入的YUV数字图像数据进行MJPEG压缩，并通过MII（媒体独立接口）连接到麦瑞KSZ8061Quiet-WIRE？100BASE-TX以太网PHY。麦瑞DS1001MEMs振荡器提供系统定时。电源管则由经过优化的有源以太网络进行管理。以太网物理层可提供一系列可满足摄像机系统需求的优势。　　最少材料清单和小尺寸　　采用标准的汽车以太网解决方案的一大优势在于，可提供独立于应用的最少标准材料清单，如下图3所示。这提供了可超越任何汽车特定解决方案的规模经济效益，并可形成多供货商模式，使选择面更广，成本更低。　　　　

6、图3.标准以太网材料清单　　物理层由尺寸仅有5mmx5mm的麦瑞KSZ8061Quiet-WIRE？100BASE-TX以太网收发器提供。必须确保最低限度的电源滤波，且PHY收发器和磁性组件之间的线路接口不需要额外的无源器件，这可在提高信号完整性的同时降低成本和缩小PCB板上的空间。另外也可以使用标准以太网磁性组件。近年来，以太网磁性组件已大为普及。在此，我们采用了TDK最新推出的汽车和工业以太网磁性组件。ALT4352系列可支持表面贴装技术；以绕线机绕制且尺寸更小的解决方案，最大高度仅2.9mm，非常适合空间有限的摄像机模块。绕线机绕制磁性的组件不但可以降低

7、成本，准确性也更高（相对传统手绕线圈组而言），并可提供功能更强且始终如一的性能。