采用CoaXPress接口标準，允許供應商增加其相機系統的數據吞吐量。

CoaXPress（CXP）标準自從2009年在斯圖加特的VISION展會上推出以來，已經有八年時間。從那時起，該标準在某種程度上就已經成為高性能相機系統實際采用的相機到計算機之間的接口，因為在取代成熟的Camera Link标準後，CXP标準允許供應商提高其基于CMOS相機系統的數據吞吐量。

到目前為止，許多相機和圖像采集卡已經支持與一系列CMOS和CCD相機、圖像采集卡、纜線和連接器的接口。

CXP規格

作為非對稱點到點串行通信标準，CXP-6版本具有每根纜線高達6.25Gbps的高速下行鍊路和20Mbps的上行鍊路。正如Camera Link支持供電模式（Power over Camera Link）一樣，CXP 也支持供電模式（Power over Coax），并為系統開發者提供長達100米的同軸電纜，用于相機和計算機之間的連接。

盡管單路CXP-6高速鍊路可提供高達6.25Gbps的速度，事實上CXP标準能提供許多不同的速率，從CXP-1的1.25Gbps到CXP-6的6.25Gbps，相機到計算機之間的最大通信距離從212m（CXP-1）到68m（CXP-6）。

例如，日本CIS公司就在其VCC-VCXP3M和VCC-VCXP3R VGA相機的設計中提供了許多可選的幀率，包括269fps（CXP-1）、538fps（CXP2）和536.7fps（CXP3）。為了進一步提高數據傳輸速率，可以使用多個鍊路。實際上，今天許多制造商已經引入了采用四路CXP-6鍊路的相機和圖像采集卡，能提供25Gbps的數據傳輸速率。

聚合若幹鍊路可以實現分别為12.5Gps或25Gbps的雙倍或四倍數據傳輸速率。這裡，使用鍊路的數量取決于圖像傳感器的最大輸出速度和/或數據傳輸速率。例如，在用于索尼傳感器相機的CXP接口設計中，英國Active Silicon公司使用單個2.5Gbps CXP-2鍊路來支持相機的所有HD模式（1080i和720p，50Hz或60Hz），相機中使用的是1/3英寸200萬像素CMOS圖像傳感器（見圖1）。

圖1：在FCB-H11相機中，Active Silicon公司使用單個2.5Gbps CXP-2鍊路束支持相機的所有HD模式（1080i和720p，50Hz或60Hz），相機中使用的是索尼的1/3英寸200萬像素CMOS圖像傳感器。

多個鍊路

在使用更快的百萬像素成像元件的情況下，制造商必須選擇提供多條CXP-6鍊路。當使用這類傳感器時，相機可以圍繞不同的CXP配置進行設置，以提供所需要的速度和位深。例如，美國JAI公司在其基于Lince5M的相機中，使用來自西班牙Anafocus公司（現在屬于e2V公司）的Lince5M 2560×2048 CMOS傳感器。

該分辨率為2560×2048的1英寸CMOS傳感器，可以在12位模式下以250fps的最大幀率運行。在這樣的幀率和位深下，JAI的SP-5000M-CXP4（單色）和SP-5000C-CXP4（彩色）相機需要四路CXP-6鍊路。但是，當接口帶寬受限時，傳感器也可以在小于其全數據速率的狀态下工作。

例如，Lince5M可以使用兩路CXP-6鍊路，以211fps、8位模式輸出全分辨率，這一點已經在JAI的SP-5000M-CXP2和SP-5000C-CXP2 CXP相機的設計中實現（見圖2）。其帶來的諸多益處包括實現CXP接口需要更少的驅動器和均衡器，以及允許使用Active Silicon公司、美國BitFlow公司、比利時Euresys公司和其他公司的四鍊路CXP圖像采集卡來部署雙相機配置。

圖2：幀率減少至211fps時，JAI的SP-5000M-CXP2（灰度）和SP-5000C-CXP2（彩色）CXP相機需要使用兩路CXP-6鍊路。

四路CXP-6鍊路也用于支持來自圖像傳感器的數據傳輸速率，例如美國Alexima公司的AM41。德國Mikrotron公司的EoSens 4CXPm/c相機和德國 Optronis公司的CP80-4-M/C-500相機中，使用的都是AM41傳感器。

有趣的是，在Mikrotron公司和Optronis公司網站上發現的這些相機的規格與原始AM41V4數據表（http://bit.ly/2ebbzVz）中的規格略有不同。但無論如何，使用四路CXP鍊路允許這兩台相機在全分辨率下以約500fps的幀率傳輸400萬像素的圖像。

多于四路鍊路

除了目前有許多圖像采集卡支持這樣的四鍊路相機以外，以色列Kaya Instruments公司的Komodo CXP圖像采集卡，更是能夠接收來自多達八路CoaXPress鍊路的圖像數據，包括單路、雙路、四路或八路模式（見圖3）。因此，它可以用于同時從兩台四路CXP-6鍊路相機捕獲圖像數據，每台相機的最大數據傳輸速率為25Gbps，允許雙相機系統在單個圖像采集卡上提供50Gbps的最大數據輸出速率。

圖3：Kaya Instruments公司的Komodo CXP圖像采集卡能夠以單路、雙路、四路或八路模式，從多達八路CoaXPress鍊路接收圖像數據。

在2016年11月的斯圖加特VISION展會上，韓國Vieworks公司發布了1200萬像素八路CoaXPress相機VC-12MX2-M330，并展示該相機與兩個以330fps運行的Euresys Coaxlink Quad G3圖像采集卡連接的情況。Vieworks另外還展示了8款新型TDI相機，采用專有的混合TDI（時間延遲積分）傳感器，結合了具有光敏無噪聲電荷轉移和積累過程的基于CCD的像素陣列，以及快速CMOS讀出電子器件。所得到的高靈敏度和高動态範圍傳感器，據說能提供類CCD圖像質量，并具有CMOS傳感器的高速度和低功耗優勢。

然而，由于可能包括在相機中添加額外的驅動器和均衡器，以及實現單個相機/圖像采集卡八路CXP-6系統所需的纜線，這些都将增加額外成本，因此這類設計未被廣泛采用。但使用比利時CMOSIS公司CMV12000等傳感器的相機可以從中受益。

實際上，在10位模式下，以300fps運行的CMOSIS 1200萬像素4096×3072傳感器的規格，将需要大約38Gbps的數據傳輸速率和八路CXP-6鍊路。這使得相機廠商，如加拿大IO Industries公司需要在其Flare 12M180-CX（一種四通道CXP-6方案）中使用CMV12000，并以187fps的較慢幀率運行。

工作得更快

可能許多相機廠商和圖像采集卡廠商并不會采用八路CXP-6方案，而是等待下一代更高速的驅動器和均衡器。這将使當前的最大數據速率從現有的6.25Gbps（CXP-6），增加到10Gbps（CXP-10）和12.5Gbps（CXP-12.5）。

CIS公司總裁Yusuke Muraoka表示：“由于沒有新的CXP驅動器芯片，我們的所有相機都是圍繞當前的6.25Gbps CXP-6标準設計的，但是一旦新的标準和設備就緒，我們一定會傾向更快的标準。”同樣，Mikrotron公司也并未在2016年VISION展會上展示CXP-10或CXP-12.5相機。

Mikrotron公司北美辦公室業務發展主管Steve Ferrell說：“CXP-12已經在公司的産品路線圖上，它将在Mikrotron CXP相機中使用，但是要到2017年年中或年末才能推出。”

雖然許多相機廠商似乎缺少樣品CXP驅動器芯片來提高其基于CXP的相機的速度，但似乎圖像采集卡廠商已經收到了工程樣片。Euresys公司首席執行官Marc Damhaut透露，該公司目前正在為這兩個新版本的标準開發原型和概念驗證（見圖4）。

圖4：Euresys公司已經使用Microchip公司的工程樣片，構建了CXP-10圖像采集卡的原型。

“我們使用Microchip公司即将推出的芯片的工程樣片，構建了CXP-10圖像采集卡的原型。”Euresys公司首席執行官Marc Damhaut他表示。正因為如此，在2016年斯圖加特舉行VISION展會上，Euresys選擇與Microchip公司和荷蘭Adimec公司聯合展出圖像采集卡。“我們也正在驗證基于美國Macom公司器件的CXP-12接口。”

Active Silicon公司首席執行官Colin Pearce透露，Active Silicon公司也在開發支持CXP-10和CXP-12.5的圖像采集卡。雖然其在VISION 2016上公布了這一消息，但并沒有在現場展示該闆卡。

速度優勢

高幀率相機的開發者使用諸如CMOSIS公司的CMV12000等器件，加上四路CXP-12.5鍊路和單個四鍊路圖像采集卡，實現了38Gbps的全設備幀率。線掃描相機制造商可以從減少所需的CXP線纜數量中獲益，并通過新的CXP-10和CXP-12.5标準提高相機的吞吐量。

目前，例如日本NED公司的XCM16K04GT4CXP，16384×1線掃描相機，就使用四個CXP-5接頭實現68.97kHz的數據輸出。如果采用新的CXP标準，則可以減少接頭的使用數量。雖然線陣和面陣CMOS傳感器的速度和分辨率會繼續增加，來滿足工業檢測和醫學成像等更高的應用需求，但它們同時也需要高速接口的支持。

以前是一些相對規模較小的公司領導這樣的CMOS器件創新。然而最近市場迅速合并，例如Anafocus公司、CMOSIS公司和美國Truesense Imaging公司分别被e2V、奧地利AMS集團和美國安森美半導體公司收購。

這種并購行為是否會在一定程度上扼殺CMOS傳感器的創新，仍有待觀察。但是相機公司将希望更有效地實現産品差異化，這将促使他們去尋找更新的傳感器初創公司或是投資定制CMOS器件。

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