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BCON for LVDSハードウェア設計ガイド#

このトピックでは、お使いのハードウェアを Basler BCON for LVDSインターフェースと連携するように設計するための推奨事項について説明します。

X1、XCLK、CC0、I2C_SDCなどの識別子は、お使いのカメラのトピックに記載されているピン名を表します。お使いのカメラのトピックは、「モデル」セクションに記載されています。

データ転送(X0、X1、X2、X3、XCLK)#

BCON for LVDSは、4つのデータレーン(X0~X3)と1つのクロックライン(XCLK)を使用して、カメラから画像処理ユニットに画像データを送信します。

データ転送中は、信号の反射がビットエラーの主な原因となる場合があります。トランスミッターで信号が変化するたびに、レシーバーへと進む波が発生します。トレースのもう一方の終端抵抗が差動トレースのインピーダンスと一致する場合、波のエネルギーのほとんどを消費します。

したがって、差動トレースと終端抵抗のインピーダンスは両方とも100Ωである必要があります。それらが目標インピーダンスと一致しない場合、反射波によって元の信号が妨害され、ビットエラーが発生する可能性があります。

データ転送の設計に関する推奨事項#

プリント基板(PCB)#

  • 差動インピーダンスが100オームになるようにPCBを設計します。これができない場合は、コネクターとレシーバーの間のトレースをできるだけ短くしてください。
  • 差動トレースはできるだけ近くで実行しますが、各ペア間には少なくともトレース幅3つ分のギャップを残しておきます。
  • 差動ペアの2つのトレースが同じ長さであることを確認します。5mm以下の差は重大ではありません。
  • すべてのペアの長さの差が20mmを超えないことを確認します。
  • 各ペアのトレース間の100Ω終端抵抗は、レシーバーのピンにできるだけ近い位置に配置します。
  • ビアを回避してください。可能であれば、単一のPCB層でコネクターからレシーバーまでトレースを実行します。
  • スタブを回避してください。トレースを分岐するのではなく、終端抵抗のはんだパッドを通してトレースを実行します。小さなスタブでも反射が生じることがあります。

フレキシブルフラットケーブル(FFC)#

  • 電磁妨害(EMI)対策をするために、差動インピーダンスが100オームのFFCを選択します。
  • ケーブルは、シールドされていない電気モーター、変圧器、シールドされていないコイルに近づけないでください。
  • 接地層なしでFFCを使用する場合は、絶縁損失が高い素材にケーブルを近づけないでください。
  • 接地層付きFFCを使用する場合は、接地タブを下向きにしてケーブルを挿入してください。
  • カスタムフレキシブルフラットケーブルを注文する際は、FFCコネクター(以下を参照)を指定して、接地タブが正しい位置にあり、固定タブの形状が正しいことを確認します。
  • 接地層と固定タブのない標準的なフレキシブルフラットケーブルを使用する場合は、ケーブルを短くして、他の素材に近づけないようにしてください。固定タブなしでケーブルを使用すると、引き抜き力が低下することに注意してください。

FFCコネクター#

  • ピン数が同じ他のコネクターも使用できますが、Baslerは、カメラ側とシステム側で同じコネクターを使用することをおすすめします。
  • カメラ側のFFCコネクターの注文コードは、Hirose FH41-28S-0.5SH(05)です。このコネクターは、インピーダンス制御フレキシブルフラットケーブル用に最適化されています。
  • GND層とデータラインが短絡しないように、FFC導体パッドがHirose FH41コネクターの機械仕様を満たしていることを確認します。詳細については、FH41 Seriesコネクターのウェブサイトを参照してください。

トリガーおよび汎用入力(CC0)#

LVDS入力ラインを使用して、カメラにトリガー信号を送信できます。トリガー周波数は中程度ですが、ノイズを検出しないように、LVDS設計ルールを遵守してください。ノイズによって、誤ったトリガーイベントが発生する可能性があります。

また、LVDS入力を汎用入力として使用できます。入力の状態は、カメラの制御インターフェースを介していつでも読み取ることができます。

この入力に終端抵抗は必要ありません。ラインはカメラ側で終端されます。

その他の点では、データ出力ラインと同じ推奨事項が適用されます。

I²C設定インターフェース(I2C_SDA、I2C_SCL、I2C_ID)#

Basler dart BCON for LVDSカメラは、I²Cインターフェースを使用して設定データを制御プロセッサーと交換します。

I²Cは、SDAとSCLの2つの信号ラインを備えたオープンコレクターバスインターフェースです。これらの信号ラインをI²Cコントローラーの適切なポートに接続します。通常、I²Cコントローラーは、画像データの処理に使用するマイクロコントローラーまたはSystem on a Chip(SoC)の一部です。

I²Cの詳細については、『I²C-Bus Specification and User Manual』を参照してください。

注意 - 電圧が指定範囲から外れると、損傷するおそれがあります。

次のように、BCON for LVDSインターフェースラインの個々の電圧要件に準拠しているカメラ電源を供給する必要があります。

電源ライン(VCC)の公称電圧は5VDCです。

I²Cインターフェースライン(I2C_SCL、I2C_SDA、I2C_ID)の公称電圧は3.3VDCです。

I²Cインターフェースの設計に関する推奨事項#

  • I²Cバスの電圧レベルは3.3Vです。プルアップ抵抗が3.3Vに接続されていることを確認してください。
  • カメラが1台または2台しかない場合は、I2C_IDピンを1台目のカメラのGNDと2台目のカメラの3.3VDCに接続します。これにより、指定されたデータインターフェースに接続されているカメラがどれか識別できます。
  • 1つのI²Cバスセグメントの容量性バス負荷は400pFに制限されています。フレキシブルフラットケーブルが長いと、バスの総負荷に著しく影響する場合があることを考慮します。必要に応じて、複数のI²Cバスを使用するか、I²Cバスリピーターを使用します。
  • 適切なプルアップ抵抗を選択します。最適値はI²Cバスラインの容量性負荷によって異なります。適切な抵抗値の決定については、『I²C-Bus Specification and User Manual』を参照してください。

電源(GND、VCC)#

このカメラには、5VDC電源が1つ必要です。電源の品質が悪いと、カメラの画質を悪化させる可能性があります。ただし、適切に設計されたスイッチング電源はUSBポートの供給に使用されるので、良好な結果が得られます。

電源の設計に関する推奨事項#

  • 電源は、カメラあたり1.5Wを供給できる必要があります。長いケーブルを使用すると、著しい電圧降下が発生し、カメラ単体よりも電力消費量が増加する可能性があります。
  • 基礎雑音が原因で画質が低下することがあります。PCBの電源入力(VCCおよびGND)がカメラコネクターに近接していることを確認します。プロセッサーとメモリーは、電源入力とカメラコネクターの間に配置しないでください。
  • 電源電圧がカメラに供給されているカメラコネクターに、追加のコンデンサーを直接取り付けます(10μF MLCC(積層セラミックコンデンサー)など)。電源にノイズが多い場合、コンデンサーとインダクターで構成されるローパスフィルターにより、電源電圧がスムーズになります。

LVDSレシーバー#

BCON for LVDSのインターフェースは、FPGAおよびチャネルリンクデシリアライザデバイスと連携するように設計されています。

最高速度で動作させるには、FPGAが560Mbit/s以上のビットレートをサポートする必要があります。Channel Link直並列変換器は、28ビットおよび84MHz以上をサポートする必要があります。

適切なChannel Linkデバイスのリストについては、『Channel Link Design Guide』を参照してください。