導讀

高速傳輸與實時處理需求伴隨數據量龐大的工業視覺檢測生產應用而不斷發展。友思特 GigE-Vision 系列圖像采集卡可同時保證CPU低負載和實時高效圖像處理，基于FPGA的并行處理能力，大幅提升系統性能。

隨著工業視覺檢測系統的傳輸速率從1G、2.5G、5G、10G、50G、100G邁進，實際應用對數據傳輸的要求隨之越來越高。保障機器視覺設備無丟幀傳輸數據以及穩定運行，達到低延遲傳輸，高實時性圖像處理，以滿足帶寬密集型應用日益增長的需求變得越來越重要。

GigE Vision與GVSP

GVSP是當前標準中普遍使用的以太網流傳輸協議。流由多個幀（或圖像）組成，每個幀由一個前導數據包、多個圖像（或有效負載）數據包和一個尾部數據包組成。

GVSP 所有數據包都遵循 UDP 以太網協議，這是一種無連接的協議，發送設備和接收設備之間不需要握手。相機只發送數據包并讓接收器完成將數據放入目標緩沖區的工作，并不對接收的數據進行確認。作為一個無連接的協議，它無需額外的網絡開銷，因此能夠實現最佳的網絡性能，并且支持多播等高級功能。然而，這也要求接收器的設計必須精準無誤，以避免數據丟失，因此高質量的接收器需要具有優異的性能，同時保持最低的延遲和抖動。

如上圖傳統的 GVSP 協議，在軟件中使用包頭拆分，從 GVSP 數據包中剝離包頭，并將有效負載數據包中的圖像數據放入連續的內存緩沖區中。這個過程不僅增加了 CPU 的負載，還使得系統內存帶寬使用量增加了3倍，一旦系統內存不夠時，新傳輸的圖像無法被接收，則會導致丟包問題。

優化后GigE Vision與GVSP

優化的 GVSP 在 NIC 和其他處理設備可用的硬件中進行包頭拆分，目前常采用的方法有通過GPU直連方式和采用板載 FPGA 進行包頭拆分。友思特HawkEye 20GigE系列板卡提供專門解析 GigE Vision+GVSP 的 FPGA 處理卡，當前端相機傳輸的數據包到達時，采集卡上的硬件 IP 會進行實時解析，將采集圖像直接上送到主機內存，這種方式不僅實現了無丟幀采集，還大大降低了 CPU 的占用率。

分辨率為 1280 × 1436、幀率達 500 FPS、帶寬接近7Gbps 的圖像傳輸過程中，HawkEye 20GigE 采集卡對CPU 的占用率僅提高1%，對于需要進行大量數據處理用戶來說，HawkEye 20GigE 是優秀選擇。

友思特 GigE-Vision 圖像采集卡

友思特 GigE-Vision 幀采集和實時圖像處理系列提供多種類型采集卡，包括 2 x 10 GigE HawkEye 系列、70 GigE Proc10A 系列、400 GigE Proc10S 系列和 800 GigE Proc10N/M 系列。

友思特圖像采集卡的高級功能保證100%的幀采集，消耗幾乎為零的主機CPU處理。同時支持鏈路聚合、塊數據（有效負載類型：0x4001）傳輸、ROI采集和全面的系統I/O功能。

此外，通過PCIe Gen.3 × 8的直接內存訪問技術，我們可以實現超高速的數據傳輸，進一步減輕CPU的負擔。對于那些對實時性要求極高的應用，采集卡開放了板載FPGA的資源，允許用戶將自己的IP移植到板卡上，從而構建自定義的視覺處理流程和圖像處理算法。相較于傳統的在主機端進行處理的方式，FPGA的并行處理能力可以大幅提升系統的實時響應速度。

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審核編輯 黃宇