触发 CoaXPress

设计简洁，性能极佳：通过主机到设备的触发方式，在 CoaXPress 上实现精确的相机触发。

CoaXPress 是一种流行的机器视觉接口技术，它适用于需要高带宽来高速传输高分辨率图像的应用。但 CoaXPress 的优势不仅限于带宽。该标准还内置了精确触发的能力，性能超越了 GigE Vision 或 USB3 视觉等其他机器视觉标准。

本文介绍了基于CXP触发的特性，以及它对高要求机器视觉应用的益处。

CoaXPress 标准的内置功能

CoaXPress 主机到设备的触发是 CoaXPress 标准的一部分。利用 CoaXPress I/O 通道的这一功能，主机（采集卡）可以通过 CoaXPress Link 来触发设备（相机）。

触发信号可经由不同的源启动：

• 来自图像处理应用程序的软件命令
• 相机本身的触发输出（例如，用于触发序列）
• 照明控制器
• 连接到采集卡通用 I/O (GPIO) 的任何其他传感器或执行器

因此，基于CoaXPress 触发非常适合工业应用。在这些应用中，精确的图像采集时序，或者相机与其他系统组件（如光源、其他相机或传感器）的同步至关重要。

通过单根线缆连接简化系统架构

CoaXPress 触发与相机控制数据、高速图像数据流和相机供电一起，都通过单一电缆通道传输。这种单根线缆解决方案降低了设置的复杂性，更易于安装和维护。在空间有限或需要安装多个相机的环境中，这一解决方案尤其有利。它还省去了额外的 I/O 线缆，从而降低了总体系统成本。

低延迟和最小抖动

无论采用何种接口标准，在对时间要求严苛的应用中，通过接口（而非 I/O 端口）进行触发始终备受关注。然而，许多系统工程师往往忽略了 CoaXPress 触发具有极低的延迟和抖动。

延迟是指信号在发送方和接收方之间完成物理传输所需的时间。从物理角度来看，理论上延迟是一个恒定值。然而，在实际应用中，延迟会发生变化。这些变化的幅度被称为抖动。在机器视觉中，低延迟对于快速检测至关重要，但抖动更为重要，因为它会影响系统性能的可预测性。

CoaXPress 触发信号具有极低的延迟，低于 0.5 微秒 (µs)。正因如此，该接口对控制输入具有很高的响应性，确保能获得快速且精确的响应。这有利于事件驱动的触发，例如用于执行器驱动的应用，或者在传感器检测到相机前方的快速移动物体时进行触发。

相比之下，通过专用 I/O 线缆从执行器直接馈送的触发信号，其典型延迟约为 5 微秒（对于光耦合触发，则高达 25 微秒）。因此，通过 CoaXPress 线缆触发所产生的额外延迟可以忽略不计。

除了延迟极低外，CoaXPress 还可以根据下一个字母边界到达之前的延迟提供主机到设备的触发抖动。该抖动变化范围在 0 到 480 纳秒之间。由于 CoaXPress 具有抖动补偿功能，相机可以减少此抖动值：相机会自动向传入的触发信号添加可变延迟，从而确保曝光开始始终与最晚的上升沿触发信号对齐。这几乎消除了抖动，残余抖动低至 2 纳秒！

通过抖动补偿，触发延迟不仅极低，而且几乎是恒定的。这种触发的可预测性，非常适合对精度和时序要求极高的线扫应用。在线扫应用中，图像以逐行方式采集。即使时序上发生微小变化，也可能导致采集的图像出现错误或不一致。CoaXPress 抖动补偿功能可最大限度地减少抖动，从而确保触发时序的一致性和可靠性。

具有确认环路的可靠触发信号传输机制

在 CoaXPress 标准中，每个传输的触发消息都必须得到接收方的确认。正因如此，相机和采集卡之间的通信具有更高的可靠性和稳定性。确认机制有助于防止错误发生，并确保触发消息能得到正确接收和处理。这在可靠性至关重要的应用中非常重要，例如医学成像或质量控制等领域。

如果在预设的超时时间结束前收到确认，则事务正常结束。

注意: Euresys CoaXPress 采集卡提供了一种额外的 GenApi 功能，系统开发人员可以通过该功能，根据应用需求微调超时时间，此功能为：CxpTriggerAckTimeout。

如果在定义的最大重试次数之后仍未收到确认，则事务将异常终止。

注意: Euresys CoaXPress 采集卡还可以使用 Euresys 的 CxpTriggerMaxResendCount GenApi 功能配置重试次数。

如果在定义的最大重试次数之后仍未收到确认，则事务将异常终止。

CoaXPress 触发器具有低延迟、低抖动和确认环路等特性，因此具有高度的确定性，这意味着它们能够以一致且可预测的方式执行。正因如此，它对于需要精确时序和同步的工业和科研应用至关重要。

相机曝光时间的控制

CoaXPress 的触发功能远不止启动图像采集。用户还可以通过该标准中的命令来控制相机的曝光时间。

可以通过默认的触发消息格式（脉冲）来实现这一功能。对于每个触发，发送器都会生成两个设备事务：一个在信号的上升沿，一个在信号的下降沿。两个信号之间存在的间隔使得采集卡可以控制相机的工作周期。这赋予了开发人员更高的灵活性，能够根据成像条件（例如物体速度或照明条件）优化图像采集。

高达 78 MHz 的触发频率

在 CoaXPress 标准中，“上行链路”是指从采集卡到相机的通信通道，用于相机控制和触发。CXP 2.0 标准将此上行链路的速度提高了一倍，CXP-10 和 CXP-12 速度从 20.83 Mbps 提升至 41.67 Mbps。这样相机控制和触发速度就更快，无需专用的高速上行链路电缆即可实现超过 500 kHz 的触发频率。

CoaXPress 支持高触发频率。通过 CXP-6 接口，可以实现高达 297.6 kHz 的触发频率。CXP10 和 CXP-12 链接速度支持高达 595.2 kHz 的频率。因此，基于 CoaXPress 的触发适用于高速成像应用，例如在线检测或实时监控。

如果此频率仍无法满足需求，可以使用 CoaXPress 的可选高速上行链路功能来实现更高的触发频率。

高速上行链路通过为上行链路分配专用的上行线缆，提供额外的带宽，并在 CXP-12 链接速度下实现高达 78 MHz 的触发频率。

双向触发

CoaXPress 还支持从相机到采集卡的触发方式。例如，相机可以控制扫描的开始和停止，因而能够灵活用于各项应用。双向触发支持更灵活、更动态的操作，因为它允许相机向采集卡发送触发信号。在相机需要控制触发时序的应用中（例如自动检测系统或实时监控），这一点至关重要。