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CoaXPress Device HOST设备发现-速率匹配

news 2025/9/18 8:10:03

CoaXPress Device & HOST设备发现-速率匹配

CoaXPress 简介

CoaXPress (简称CXP)是指一种采用同轴线缆进行互联的相机数据传输标准，主要用于替代之前的Camera Link协议，常见于科学相机、工业相机、医学图像、航空防务等场景。Camera Link 由于线缆的形式、传输速度等原因，已经不再适用于不断增长的数据带宽需求。

CXP是一个非对称的高速点对点串行传输协议，主要用于传输视频和静态图像，线缆多使用单条或多条同轴电缆。目前2.0标准的最高速度为单条lane 12.5Gbps，单条lane 上除了传输图像数据之外，还可以传输低速控制信号(41.6Mbps)、也可以利用该线缆对相机进行供电，即“Power-over-Coax”，单条线缆最长可达100m。

单条同轴线缆最高12.5Gbps的线速率，可以使用单条或者多条线缆，比如4条线缆可以最高提供50Gbps的数据速率
较长的线缆长度，比如3.125 Gbps 速率下线长可以到100m，12.5Gbps速率下可以到35m
数据传输具备实时和低延迟的特性，且延迟是固定的
精准实时的触发特性，支持通过同轴线缆发送触发，无需额外的通讯线缆
可以获得灵活可靠的性能，通过使用标准的同轴线缆，比如RG59 和 RG6规格，推荐使用RG6
易于集成的特性，图像、控制通讯、电源可以使用同一条线缆，且线缆价格便宜

CXP是一种点对点可扩展接口, 设备和HOST之间的物理介质为75Ω 同轴电缆。每一个CXP接口都包含1个MASTER连接和若干可选的扩展SLAVE连接，每一个连接都需要1条同轴线缆，通常设备会对这些连接进行编号，MASTER固定为0，SLAVE扩展接口依次递增。

图 1‑1 CXP链接结构

每一个connection都包含如下功能

高速串行数据(通常为Device到 Host downconnection), 最高 12.5 Gbps.
低速串行数据(通常为Host 到Device upconnection), 最高 41.6˙ Mbps .
供电功能Power (Host 到 Device), 最高13W.

Device和HOST 分别是什么

角色	中文名称	功能描述	常见设备
Device	设备端 / 从设备	数据的发送方，通常是工业、科学相机	工业相机
Host	主机端 / 主设备	数据的接收方，负责接收数据并控制系统	图像采集卡（Frame Grabber）、嵌入式处理器

CoaXPress Device & HOST速率匹配

由于CXP支持多种不同速率，在设备连接的时候，HOST 如何和DEVICE速率匹配和同步呢？需要执行1个设备发现的过程。

设备发现由主机（Host）发起，包含以下任务：

匹配设备（Device）发送器与主机接收器的比特率(协议规定要求1.25Gbps或者3.125Gbps)，以实现对寄存器的访问（见第 12.1.2 节）。
发现设备及其连接拓扑结构（见第 12.1.3 节）。
协商所使用的 CoaXPress 版本（见第 12.1.4 节）。
检测高速上行链路（在本标准版本中不支持）（见第 12.1.5 节）。
协商最大数据包大小（见第 12.1.6 节）。
在读取 ConnectionConfigDefault 后，设置连接速度（见第 12.1.7 节）。

被发现的设备需要进一步配置才能投入正常运行。设备配置包括引导（bootstrap）过程和设备寄存器的编程。

步骤	操作	目的
1️⃣	发送连接复位命令	Host 向 Device 的 ConnectionReset 寄存器写 1，触发 Device 进入发现模式
2️⃣	等待设备响应	Host 等待 ≤200ms，让 Device 完成内部配置并激活发现状态
3️⃣	尝试比特率匹配	Host 依次尝试其支持的“发现比特率”（如 1.25G, 3.125G, 6.25G）
4️⃣	检测链路状态	Host 监控接收器状态，判断是否进入 Detected（已检测）状态
5️⃣	协商通信参数	成功连接后，双方协商：<br>• CoaXPress 版本<br>• 最大包大小<br>• 工作速率（基于 ConnectionConfigDefault）
6️⃣	完成发现	链路建立，进入可配置状态，等待 Host 进行后续寄存器配置