文章来源：傅里叶的猫
好久不写FPGA的文章纯技术文章了，这篇文章我们写一个比较硬核的。
本文要介绍的，是合肥喆思电子推出高性能CoaXPress 2.1 & Over Fiber Bridge Device/HOST IP核。
在工业自动化与智能制造飞速发展的今天，视觉检测领域对相机的分辨率,帧率,延迟提出了更高的要求，高速、稳定、低延迟的图像传输技术成为机器视觉系统的不可或缺需求。
在面板/电池等Mura缺陷检测领域，更高精度检测要求靶面更大的传感器比如imx411，此传感器在全分辨率(14304x10802)，12bit,6.3fps 模式下有效数据率达到11.7Gb/s，使用了SLVS-EC 8lane高速接口传输，在主控芯片FPGA 完成ISP处理后，需要快速把帧图像送到后端进行缺陷算法处理，此时如果用USB 口，网口或camerlink传输，速度是满足不了要求的。
在半导体晶圆检测领域，线扫传感器的速率越来越高，数据量越来越大，普通数据传输接口难于满足数据带宽要求。比如相机厂商tucsen推出的最新的TDI 线扫相机，在8K分辨率下行频达到1MHZ，数据率达到恐怖的8208Mpixel/s，如此大的数据量也只能通过采集卡的PCIe Gen3x16或者Gen4x8接口送到服务器进行处理，但是相机如何把数据率送到采集卡呢?
在多视频源场景下，比如彩色，黑白,红外，紫外等传感器集一体的前端产品，如何用最简单的物理连接实现电源/控制/视频流三合一？
在空间有限/低温/高辐射等特定环境下，高帧率相机与采集卡或者电脑需要远距离放置,还需要实时观看图像，此时使用哪种数据传输比较合适呢？
为了应对以上情形，日本工业成像协会（JIIA）在2011年正式发布CoaXPress (简称CXP)高速视觉传输标准,目前标准最新版本为2.1版本。CXP和其他标准相比具有以下优势：
CXP标准目前规定了以下几种速率：
通过同轴电缆可实现电源/控制下发/视频数据流上传，其中：
每个同轴电缆链路可满足24V/13W的功率需求，多链路可满足前端采集设备功耗要求
每个同轴电缆链路最大实现12.5G速率，x2,x4可实现25G/60G速率
可实现多视频源的链路聚合
更精确的trigger控制
此外为了应对更高速率(25G),更远距离的场景，CoaXPress引入了基于光纤的物理传输媒介（CoaXPress-over-fiber），利用以太网数据链路层和物理层的接口nGMII、与CoaXPress数据层和物理层接口具有近似性的特点,将CoaXPress的数据层通过转换，链接到以太网的物理层，实现CoaXPress的数据在以太网光纤上的传输.
左边是以太网物理层结构，右图是CoaXPress-over-fiber物理层结构
合肥喆思电子凭借深厚的FPGA技术积累，正式推出符合CoaXPress 2.1和CoaXPress over Fiber Bridge Protocol 1.1标准的高性能HOST/DEVICE IP核，可适配AMD/ALTERA 主流FPGA 平台。基于喆思CXP HOST/DEVICE IP 搭建的高速视频传输系统架构如下：
HOST/DEVICE IP具有以下特点：
支持CXP1-CXP12所有速率，可动态切换.
低速支持20.83Mbps和41.6Mbps.
支持option high speed upconnection(和low speed upconnection二选一)
数据包CRC 校验.
最高支持8lane 传输，Host最大支持外接8个图像设备.
前端图像设备最大支持4个stream.
支持10G/25G over Fiber Ethernet.
AXILite总线控制.
输出方式支持Vsync/Hsync和Axi_stream.
DEVICE IP 已和市面上常见的采集卡适配。
HOST IP已在AMD XCKU060 FPGA上适配bopixel ,tucsen,vieworks，大华等相机。
CXP12 x4：
CXP over fiber Ethernet 10Gx4:
CoaXPress Host/Device IP 核心价值，助力客户实现技术突破与产品升级
1.赋能自研采集卡，集成高效视频处理算法
提供灵活可扩展的FPGA IP核，支持客户在自研采集卡中无缝集成降噪、锐化、HDR、AI检测等图像算法，显著提升图像质量与处理效率。
2.多模态图像采集，一站式融合处理
支持黑白、彩色、红外等多光谱相机的同步采集与协同处理，实现多源数据的高效整合，满足复杂场景下的视觉分析需求。
3.加速产品研发，缩短上市周期
提供标准化协议栈与成熟参考设计，大幅降低相机与采集卡厂商的开发门槛，助力客户快速完成产品验证与量产部署。
