USB3-FRM14 매뉴얼

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1 USB3-FRM14 User s Manual Windows, Windows2000, Windows NT and Windows XP are trademarks of Microsoft. We acknowledge that the trademarks or service names of all other organizations mentioned in this document as their own property. Information furnished by DAQ system is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by DAQ system for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties which may result from its use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or copyrights of DAQ system. The information in this document is subject to change without notice and no part of this document may be copied or reproduced without the prior written consent. Copyrights 2005 DAQ system, All rights reserved

2 -- 목차 Introduction 2. USB3-FRM14 기능 3. 설치 2.1 Block Diagram 2.2 USB3-FRM14 외형도 2.3 주요디바이스기능설명 2.4 커넥터 Pin-out CN1 Connecter J1 Connecter J2 Switch J3, J8 BNC Connecter J5 Connecter J9 Connecter J10 Connecter SW SW2 2.5 Ancillary Data 3.1 내용물확인 3.2 설치과정 4. 샘플프로그램설명 5. 테스트 4.1 이미지처리기능 4.2 ANC 데이터처리기능 4.3 이미지저장기능 Appendix A.1 일반사양 A.2 외형치수 Reference -2-

3 1. Introduction SDI (Serial Digital Interface) 는 SMPTE (Society Motion and Television Engineers) 에의해규격화된비디오인터페이스이다. 아날로그비디오포맷방식의 CVBS, S-Video, PAL, NTSC 등의낮은해상도를뛰어넘는고화질을구현하기위해직렬 (Serial) 방식의인터페이스를갖는비압축방식의전송방식을표준으로채택했다. [ 표 1. Standard SMPTE ] 신호규격 명칭 Bitrates (Max) 최대해상도 최대전송거리 ³ SMPTE 259M SD-SDI 360Mbit/s 480i¹, 576i 20dB : 364m 30dB : 545m SMPTE 344M ED-SDI 540Mbit/s 480p², 576p SMPTE 292M HD-SDI 1.485Gbit/s 720p, 1080i 20dB : 179m 30dB : 268m SMPTE 372M Dual HD-SDI 2.970Gbit/s 1080p SMPTE 424M 3G-SDI 2.970Gbit/s 1080p 주 ) 1. i : Interlaced 2. p : Progressive 3. SMPTE 규격에서는동축케이블의최대전송거리를 SMPTE 259M (SD신호) 이하의비디오 포맷은 30dB 로 SMPTE 292M 의 HD-SDI 신호의경우 20dB 로보고있다. 동일한동축케이블을놓고도신호의주파수에따라전송거리에큰차이가있음을알수있다. ( 주의 ) 1. 현재 Interlaced mode 는지원하지않습니다. BNC 동축케이블을이용하여영상정보와음성정보, 다양한디지털정보 (Line Counter, CRC) 를하나의선으로수백미터원거리전송할수있다. 전송은직렬로하지만, 최종처리되는영상 데이터는아래표와같이 YCdCr 이나 RGB 병렬데이터로처리된다. [ 표 2. SDI Data 형태 ] 신호규격 명칭 주파수 Data 형태 Data 종류 SMPTE 259M SD-SDI 270Mbps YCbCr 4 : 2 : 2 SMPTE 292M HD-SDI 1.5Gbps YCbCr 4 : 2 : 2 SMPTE 372M Dual HD-SDI 2 x 1.5Gbps YCbCr RGB SMPTE 424M 3G-SDI 3Gbps YCbCr RGB 주 ) 일부고사양인 3G-SDI는시스템사양에따라화면이짤릴수도있습니다. 4 : 2 : 2 4 : 4 : 4 4 : 2 : 2 4 : 4 :

USB3-FRM14는아날로그비디오포맷의낮은해상도를뛰어넘는고화질의영상을구현하기위해사용되는 HD-SDI (High Definition Serial Digital Interface) 카메라와연동하여촬영된이미지프레임을 Super Speed(5Gbps) USB3.0 인터페이스방식으로 PC에전송하는보드이다. Full-HD까지지원가능하다.

4 USB3-FRM14는아날로그비디오포맷의낮은해상도를뛰어넘는고화질의영상을구현하기위해사용되는 HD-SDI (High Definition Serial Digital Interface) 카메라와연동하여촬영된이미지프레임을 Super Speed(5Gbps) USB3.0 인터페이스방식으로 PC에전송하는보드이다. Full-HD까지지원가능하다. 보드의동작은프로그램 API 에의하여제어되며, 아래의그림은보드의연동동작을그림으로나 타내고있다. [ 그림 1.1 USB3-FRM14 보드사용예 ] [ 그림 1.1] 에서보면, USB3-FRM14 는두개의 HD-SDI Camera 로부터 HD-SDI 인터페이스를통 하여이미지프레임을통하여받는다. 전송받은데이터는 USB3.0 인터페이스를통하여응용프로 그램에전송하는역할을담당한다

5 [USB3-FRM14 의주요특징 ] 1.485Gbit/s HD-SDI (High Definition Serial Digital Interface) Supports SMPTE 259M(SD-SDI), SMPTE344M(ED-SDI), SMPTE292M(HD-SDI) Supports 8-bit, 10-bit component digital video RGB or YCbCr 4:4:4 / YCbCr 4:2:2 or 4:2:0 Serial Digital Interface uses BNC Connecter/Cable(75Ohm Coaxial) Ancillary (ANC) Data Detection USB3.0 Interface (Super Speed 5Gbps) 256MByte Image Buffer Memory 480p, 576p, 720p, 1080p formats 지원 사용환경 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상, Windows 7 간편한 Windows Application Programming Interface(DLL) [Application] Interface for CCTV & DVR (Digital Video Recorder) 감시보안 Solution (CCTV) 영상인식 (Pattern, 입자등 ) 검사장비 (Sensor, Semiconductor, Device 등 ) 방송장비 -5-

6 2. USB3-FRM14 기능 2.1 Block Diagram 아래그림에서보듯이 USB3-FRM14의경우전체적인제어를 FPGA Core Logic에서담당을하고있다. 주요기능으로는두개의 BNC 커넥터를통해 Image Frame Data를받아먼저 DDR#1, DDR#2에쓰고요청에따라 PC에전송한다. 이러한기능들은 USB 3.0 인터페이스를통하여 PC에서 API를이용하여수행한다. [ 그림 2-1. USB3-FRM14 기능블록도 ] FPGA 코어로직의프로그램은 JTAG 을이용하고있으며, FPGA Program Logic 에서 logic 프로그램을저장하고, 전원인가할때내려받는기능을한다

7 2.2 USB3-FRM14 외형도 각각의중요한보드기능에대하여간략히설명한다. 자세한기능에대한내용은부품사 양을참조하기바랍니다. USB3-FRM14 Board U2 J3 U4 U1 A C E G J L N R REF1 REF2 J A C E G J L N R U3 U6 1 2 J2 U5 ON SW1 CN1 U7 DAQ system U9 U8 J5 J11 J4 U11 J7 U10 J8 U14 USB3-FRM14 Rev. A U13 U12 SW2 D5 U15 J11 Y1 J12 D6 D7 D8 D9 J10 D10 J9 [ 그림 2-2. USB3-FRM14 외형도 ] 보드에는총여섯개의 LED가있으며각각의설명은다음과같다. D5 : 보드가 Configuration이끝나고동작준비가완료되면점등이된다. D6 : Vertical counter 신호선 D7 : Vertical Synchronization 신호선 (vsync) D8 : Clock counter 신호선 D9 : Horizontal Synchronization 신호선 (hsync) D10 : 3.3V 전원이인가되면점등이된다

8 2.3 주요디바이스기능설명 (1) BNC Connecter : J3, J8 주의 ) J8(Channel 0) 에먼저케이블을연결해야한다. (2) SDI Receiver : U7, U14 SDI 데이터를수신한다. (3) FPGA : U9 보드의모든기능은이 FPGA Logic 을통하여제어된다. (4) Regulator : U1, U2, U3 보드에서사용하는전원을공급한다. (5) USB 3.0 Interface Chipset : U6 CN1 에서나오는 USB 3.0 신호를처리하는 Bridge 이다. (6) DDR Memory : REF1, REF2 DATA 를프레임단위로저장후 FPGA 를통해 PC 로전송한다

9 2.4 커넥터 Pin-out USB3-FRM14 에서사용하는커넥터및점퍼에대하여설명을한다. 주요커넥터로는먼저 USB 3.0 연결을위한 CN1 과 BNC 연결을위한커넥터 J3 와 J8 커넥터가있다 CN1 Connecter 보드의 USB3.0 standard powered-b 타입커넥터의 PIN 을케이블이연결되는전면에서 볼때 [ 그림 3-2] 와같다 USB 2 B 1type Connector [ 그림 2-3. CN1 커넥터 (USB3.0 standard powered-b type Front View)] [ 표 3. USB3.0 Standard Powered-B 커넥터 ] 번호 명칭 설명 비고 1 VBus +5V Power +5V Power 2 USB D- USB2.0 data (Negative) USB2.0 신호 3 USB D+ USB2.0 data (Positive) USB2.0 신호 4 GND Ground for Power Return USB 전원 GND 5 StdA_SSTX- Super Speed Transmitter USB3.0 신호 (Negative) 6 StdA_SSTX+ Super Speed Transmitter USB3.0 신호 (Positive) 7 GND_DRAIN Ground for Signal Return USB 전원 GND 8 StdA_SSRX+ Super Speed Receiver USB3.0 신호 (Positive) 9 StdA_SSRX- Super Speed Receiver USB3.0 신호 (Negative) 10 DPWR Power Provided by Device USB 전원 GND 11 DGND Ground return for DPWR USB 전원 GND -9-

10 2.4.2 J1 Connector (3Pin Header, 2.54mm) 외부 RS-232 Debug Port 이다 [ 그림 2-4. J2 커넥터 (Top View)] [ 표 4. J1 PIN-OUT 설명 ] 번호 명칭 설명 1 U_SPI_MISO Tx (Transceiver Data) 2 U_SPI_MOSI Rx (Receiver Data) 3 GND Ground J2 Switch USB3-FRM14 보드는한개의시스템 (PC) 에최대 4개의 USB3-FRM14 보드를동시에사용할수있도록설계되어있다. 각각의보드구분은보드내에있는 4핀 DIP 스위치 (J2) 를통하여설정할수있다. ON J2 OFF 1 2 [ 그림 2-5. J2 스위치 ] [ 표 5. J2 설명 ] 1 2 내용설명 OFF OFF 보드번호 0 ON OFF 보드번호 1 OFF ON 보드번호 2 ON ON 보드번호

[ 그림 2-6. BNC Connecter and Cable] 주 ) 자료 : (RG-59 75 옴동축케이블전용 BNC 커넥터, 카나레 BCP-C4F) [ 그림 2-7. Cable 단면 ] 2.4.5 J5 Connecter USB3 5V 전원을사용할때점퍼를연결한다.

11 2.4.4 J3, J8 BNC Connecter BNC(Bayonet Neil-Concelman) 커넥터는빠르게접속 / 차단할수있는 RF 커넥터로동축케이블에사용되는모형이다. 동축케이블내부를살펴보면중심부의신호선과신호선을둘러싸고있는절연체, 그리고외부도체 ( 쉴드 ) 를볼수있습니다. 동축케이블에는 50옴임피던스와 75옴임피던스가있는데, HD-SDI 를포함한영상신호들은 1Vp-p 미만의미약한신호로서신호감쇄가가장적은 75옴동축케이블을사용합니다. [ 그림 2-6. BNC Connecter and Cable] 주 ) 자료 : (RG 옴동축케이블전용 BNC 커넥터, 카나레 BCP-C4F) [ 그림 2-7. Cable 단면 ] J5 Connecter USB3 5V 전원을사용할때점퍼를연결한다. 하지만, 외부전원 (12V) 사용시에는파 손우려가있으므로연결하지않는다 J9 Connecter DC-005(2.0) 규격의외부 12V DC Jack 전원커넥터이다. BNC 채널두개사용시 프로그램이다운되거나영상이하나만나올때는이커넥터를사용합니다. 12V 1.0A [ 그림 2-8. 정격출력 ]

12 2.4.7 J10 Connecter J10 는 JTAG(Joint Test Action Group) 커넥터로보드의 FPGA 프로그램을업데이트 시키는데사용한다. 평상시보드를동작할때에는사용하지않는다. J [ 그림 2-9. J10 Connecter (Top View)] [ 표 6. J10 Connecter 설명 ] 번호 명칭 설명 1 BTCK Clock 3 BTMS Mode Select 5 BTDI Data In 7 BTDO Data Out 2,4,8 GND GND 6 3.3V +3.3V Power 9 N.C No Connection 10 PROG_B ispen/enable/prog SW1 3.3V 전원 Reset Switch 이다. SW_RST 3.3V [ 그림 SW1 스위치 ] SW2 보드전원 (5V from USB or Power Generator) On/Off 스위치. 스위치단자를위로올리면, 5V 전원이 On 상태가된다. 5V from USB 1 5V from Regulator GND V [ 그림 SW2 스위치 ]

2.5 Ancillary Data USB3-FRM14 보드는 Vertical Ancillary Data (VANC) 를추출해사용자에게보여줄수있다. Ancillary Data( 일반적으로 ANC Data로단축해서부름 ) 는텔레비전시스템과같은장치에서비디오신호이외의정보 ( 즉, 오디오, 다른본질의형태및메타데이터 ) 를의미한다.

13 2.5 Ancillary Data USB3-FRM14 보드는 Vertical Ancillary Data (VANC) 를추출해사용자에게보여줄수있다. Ancillary Data( 일반적으로 ANC Data로단축해서부름 ) 는텔레비전시스템과같은장치에서비디오신호이외의정보 ( 즉, 오디오, 다른본질의형태및메타데이터 ) 를의미한다. SDI(Serial Digital Interface) 에내장되어있으며, SMPTE291M에의해표준화되어있다. ANC 데이터는아래 [ 그림 2-9] 와같이두가지형태로나뉘어지는데데이터패킷 (Packet) 의위치에따라분류된다. Horizontal blanking 영역에위치한보조데이터는 Horizontal Ancillary Data 또는 HANC 부르며, higher-bandwidth 데이터에사용되며주로오디오데이터등이내장되어있다. HD 인경우보통 16채널의오디오데이터를포함할수있다. Vertical blanking 영역에위치한보조데이터는 Vertical Ancillary Data 또는 VANC라부르며 lower-bandwidth 데이터에사용되어 caption data( 자막 ) 와 VPID(Video payload identifier) 등이이영역에저장된다. [ 그림 HANC 와 VANC 영역 ] 모든 ANC 패킷은특정한시작순서로시작해야하며컴포넌트인터페이스 ( 널리사용되는오늘날직렬디지털인터페이스 ) 의경우, 시작순서는 0x00에서 0x3FF 0x3FF 이다. 이시퀀스는직렬디지털인터페이스에서사용되며그렇지않으면패킷위반이된다. ANC Packet 헤더의첫시작순서에이어 DID, SDID 또는 DBN, 이어서 DC, UDW, CD 등이따르며각설명은다음과같다. ANC Packet은 Packet 구성에따라 Type1과 Type2로나뉘어진다

14 SDID CS DC DID 0x3FFh 0x3FFh 0x000h DBN CS DC SDID DID 0x3FFh 0x3FFh 0x000h CS DC SDID DID 0x3FFh 0x3FFh 0x000h CS DC SDID DID 0x3FCh CS DC SDID DID 0x3FCh USB3-FRM14 Users Manual (Rev 1.1) Type 2 b9 UDW (Up to 255 bytes Max.) b0 ADF Type 1 [ 그림 ANC Packet 구조 ] (1) ADF --- Ancillary Data Flag 으로언제나, 0x000, 0x3FF, 0x3FF (b9..b0 : 10 비트인경우 ) 또는 0x00, 0xFF, 0xFF(b7..b0 : 8 비트인경우 ) 로시작해 Ancillary Packet 의시작부분을나 타낸다. Composite Ancillary Data 인경우 ADF 는 0x3FCh 로시작된다. ANC Data Packet N ANC Data Packet N+1 UDW (Up to 255 bytes Max.) UDW (Up to 255 bytes Max.) [ 그림 Component Ancillary Data Packet 구조 ] ANC Data Packet N ANC Data Packet N+1 UDW (Up to 255 bytes Max.) UDW (Up to 255 bytes Max.) [ 그림 Composite Ancillary Data Packet 구조 ]

15 (2) DID --- Data Identification word는패킷과연관된 ancillary data의형태를지시한다. 1 ~ 255( FF hex) 까지구별하며 0 은예약돼있다. SDI 에서는 10비트로표현되어다음을따른다. Bit 0 ~ 7 : raw DID value Bit 8 : 비트 0에서7 까지의 even parity Bit 9 : Not Bit8 그러므로, 0x61( ) 의 DID는 0x161( ) 로부호화되는반면에 0x63( ) 은 0x263( ) 로부호화된다. 이값이 128(0x80) 보다크거나같으면 Type 1이고, 작으면 Type 2 Packet이다. (3) SDID --- Secondary Data Identification word for Type 2 [ 표 7. Data Identification Word Assignment] Data Type Type 2 (2-Word ID) Type 2 (1-Word ID) Data Value Data Assignment Data Type Data Value 00h Undefined Format 00h 01h ~ 03h Reserved 01h 04h ~ 0Fh Reserved 10h ~ 3Fh Reserved 40h ~ 4Fh Internationally Registered 50h ~ 5Fh User Application 60h ~ 7Fh Internationally Registered 80h Ancillary Packet marked for deletion 81h ~ 83h Reserved Type 2 84h Optional Ancillary Packet Data end marker 85h ~ 87h Reserved 88h Optional Ancillary Packet Data start marker 89h ~ 9Fh Reserved A0h~ BFh Internationally Registered C0h~ CFh User Application D0h~ DFh Internationally Registered E0h~ FFh Internationally Registered Data Assignment Undefined Format None

16 DID가 128(80 hex) 보다작은경우에사용하며 8비트값을가지고 DID와동일한방식으로부호화된다. Bit 0 ~ 7 : b7 (MSB) through b0 (LSB) identification bit word (00h ~ FFh) Bit 8 : 비트 0에서7 까지의 even parity, Bit 9 : Not Bit8 (4) DBN --- Data Block Number for Type 1 으로 DID 가 128(80 hex) 보다큰경우에사용하며 선택적필드내에서동일한유형의여러패킷을식별하는데사용한다. (5) DC --- Data Counter number word 로다음 UDW 가몇바이트인지나타낸다. (6) UDW --- User Defined Word로최대 255 바이트까지사용자데이터를저장한다. [ 표 8. SMPTE 352M UDW 내용예 ] Bits Byte 1 Byte2 Byte3 Byte4 Bit7 0x84 : HD720 0 : Interlaced or Reserved Reserved Bit6 0x85 : 1080 (SMPTE352M) 0x89 : 3G-A 1: Progressive Transport 0 : Interlaced or Horizontal Y /Y Reserved Bit5 0x8A : Level B (SMPTE372) 0x8B : Level B 1: Progressive Picture Reserved Sampling 0 : 1920, 1 : 2048 Reserved Reserved Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 (2x7x20) 0x8C : Level B (2x1080) Reserved Frame Rate 0 : No defined Value 1 : Reserved, 2: 24/1.001, 3 : 24, 4 : 49/1.001, Reserved Sampling Structure 0 : 4:2:2(Y/Cb/Cr), 1 : 4:4:4, 3 : 4:2:0, 4 : 4:2:2:4(Y/Cb/Cr/A), 5 : 4:4:4:4(Y/Cb/Cr/A), Dynamic Range 0 : 100% 1 : 200% 2 : 400% 3 : Reserved Reserved Bit0 5 : 25, 6 : 30/1.001, 7 : 30, 8: : 50, A : 60/1.001, B : 60, C, D,E, F : Reserved 6 : 4:4:4:4(G/B/R/A), 8 : 4:2:2:4(Y/Cb/Cr/D), 9 : 4:4:4:4(Y/Cb/Cr/D), A : 4:4:4:4(G/B/R/D), 7, B, C, D, E, F : Reserved Bit Depth 0 : 8-bit, 1: 10-bit 2 : 12-bit, 3: Reserved (7) CS --- Checksum 은 ANC 패킷의마지막 word 로패킷의시작을포함하여 ANC 패킷전체를 계산한다

17 3. 설치 3.1 내용물확인 보드설치에앞서포장내용물이이상이없는가를확인한다. 제품내용물 1. USB3-FRM14 보드 2. USB(A-B) 케이블 3. CD ( 드라이버 / 매뉴얼 /API/ 샘플소스등등 ) 3.2 설치과정 PC에보드를설치하기위하여다음과같은순서에따라서실시한다. USB의경우 Hot Plug 및 Plug & Play 장치이므로보드설치를위하여특별히고려할내용은없다. 보드의사용환경은 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상에서사용되어야하며, 또한 USB3-FRM14의경우반드시 USB3.0 Super speed 기능이있는 PC에서사용되어야하므로 [ 그림 3-1] 처럼장치관리자에서 제조사명 USB 3.0 Root Hub 가설치되었는가를확인한다

[ 그림 3-1. Device Manager window] (1) 먼저박스를개봉하여 USB3-FRM14 보드를 PC의 USB3.0 포트에연결한다. (2) 전원스위치를 ON 시켜, 장비및 USB3-FRM14 보드에전원을공급한다. (3) 전원이공급되면, 보드의전원공급표시용 LED 및 FPGA 동작 LED가점등된다.

18 [ 그림 3-1. Device Manager window] (1) 먼저박스를개봉하여 USB3-FRM14 보드를 PC의 USB3.0 포트에연결한다. (2) 전원스위치를 ON 시켜, 장비및 USB3-FRM14 보드에전원을공급한다. (3) 전원이공급되면, 보드의전원공급표시용 LED 및 FPGA 동작 LED가점등된다. (4) 전원공급을확인한후제공하는 USB3 A-B 케이블을이용하여장비와 PC간을연결한다. 케이블을연결하게되면 Windows 운영체제에서자동으로검색하여맞는드라이버를설치할수있도록안내할것이다. (5) 드라이버설치는다음과같은순서에의하여실행한다. 특별한설명이없을경우 Windows XP를기준으로설명한다

19 동봉된 CD 에서 Driver 를선택후다음버튼을클릭한다. 위의그림에서드라이버가포함되어있는 CD 의 Driver 폴더를찾아보기버튼을눌러서 지정해준후 다음 버튼을누른다

$예 ) Windows XP 인경우 F:\~~~\Driver\winxp\x86 드라이버폴더에는드라이버설치에필요한 cyusb3.inf 및 cyusb3.sys 파일이포함 되어있다.$

20 예 ) Windows XP 인경우 F:\~~~\Driver\winxp\x86 드라이버폴더에는드라이버설치에필요한 cyusb3.inf 및 cyusb3.sys 파일이포함 되어있다. 검색된보드에적당한드라이버가있을경우설치를시작하게되는데, 설치중에호환성 에대한경고윈도우가나타나는데여기에서 계속 버튼을눌러준다

21 아래와같이설치프로세서가진행됨을나타낸다. 설치가완료되면, 바로 USB3-FRM14 보드를사용할수있는데사용하기전에다시한번 정상적으로드라이버가설치되었는지다음과같은방법으로확인한다

22 내컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자화면에서범용직렬버스컨트롤러 -> DAQ SYSTEM USB3.0 Frame Grabber #14 Board 이 ( 가 ) 설치가되었는가를확인한다. 아래의그림과같이나타나게되면, 설치가정상적으로이루어진것이다. 상기그림은 USB3-FRM14 보드가 PC 에정상적으로설치된화면을보이고있다. ( 붉은색원안을확인 )

23 4. 샘플프로그램설명 보드와함께제공하는 CDROM의 TestApp 폴더에는보드를쉽게사용할수있도록사용샘플프로그램 FrameTest.exe 를제공하고있다. Frame Data를 16진수값으로디스플레이해줘메모리나하드디스크에저장해개발자들에게필요한프레임데이터를활용할수있게되어있으며, 사용자가이해하기쉽게영상으로화면을보여주는실행파일이다. 샘플프로그램을시험하기위하여는먼저보드의드라이버가설치되어있어야한다. 샘플프로그램은보드를사용하기위하여제공되는 API 를간략하게시험할수있도록소스형 태로제공하므로사용자가수정하여사용할수가있다. [ 그림 4-1. 샘플프로그램 FrameTest.exe 실행화면 ]

24 위의샘플프로그램을이용하기위하여는 API(Application Programming Interface) 가필요하다. API 는 DLL 형태로제공이되며, 컴파일을하기위하여는임포트 (Import) 라이브러리및헤더 파일이필요하다. 상기에명시된모든파일은제공하는 CDROM 에포함되어있다. 샘플프로그램을정상적으로 실행하기위하여는 API DLL(USB3-FRM14.DLL) 이실행파일의폴더에있거나, Windows 의시 스템폴더혹은 Path 환경변수로지정된폴더에있어야한다. [ 그림 4-1] 샘플프로그램과같이보기위한실행순서는먼저 Device Open click Device Init click 마음에드는 Mode 8, 16, 24, 32 선택 Get Res. 로해상도확인 Start click View Click Auto check 하면영상이보임 4.1 이미지처리기능 (1) Device Open button 선택한보드의장치를시작한다. (2) Device Init button 이미지프레임기능을초기화한다. 최초전원인가시한번만수행한다. (3) Mode Selection Video Data Mode 를 8bit, 16bit, 24bit, 32bit 중에서선택한다. 현재 8 비트모드는지원하지 않습니다. [Table 9. Data Structure] Address A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 16bits per Pixel (m_nmode == 1) 24bits per Pixel (m_nmode == 2) C Y C Y C Y C Y C X Y X C X Y X 32bits per Pixel C (m_nmode == 3) X Y X C X Y X cf) C : Chroma, Y : Luma, X : Don t care

25 Writing Method : Little Endian (In case of 10bit YUV) X Y X C One Frame Data size is as follow equation. case 0 (8bit): nsize = nxres * nyres case 1 (16bit): nsize = nxres * nyres * 2 case 2 (24bit): nsize = nxres * nyres * 4 case 3 (32bit): nsize = nxres * nyres * 4 cf) nxres : Horizonral Resolution, nyres : Vertical Resolution (4) Get Res. button 이미지해상도 (Resolution) 를보여준다. Vanc Mode 가 Y Vanc or C Vanc 로되어있으면세로해상도가 1 증가한다. 예를들어원래화면이 1920x1080 인경우 Vanc Mode 가선택되어있으면이명령어수행시 1902x1081로표시된다. (5) Start button Start 과 stop Toggle 버튼으로이미지전송을시작한다. (6) Once button Toggle 버튼으로누르면정지화면으로보여준다. (7) View button 이미지전송을시작한다. (8) Data button 보드에저장된이미지프레임을 PC (Hexa 값 ) 로읽어온다. 만약이미지프레임이보드 에저장이되어있지않으면저장이완료될때까지기다려야한다

26 [ 그림 4-2. 이미지파일 Hex 값 ] (9) Auto toggle 선택하면연속적인동영상으로화면을보여준다. (10) Skip toggle 선택하면정지화면을보여준다. (11) Full screen toggle 전체화면을보여준다

27 (12) Half tone toggle Half tone 모드를선택한다. (13) F/R Frame Rate, 초당 Frame rate 을보여준다. 4.2 ANC 데이터처리기능 5 장테스트장에더자세한설명이있습니다. (1) Board # Selection USB3.0 보드가멀티인경우보드의번호를부여한다. 현재는 0 ~ 3 번까지 4개를선택할수있다. (2) Get Version button FPGA 버전을나타낸다

28 (3) Channel 원하는 SDI 채널을선택한다. CH0 : J8 Connector에연결된채널을사용한다. CH1 : J3 Connector에연결된채널을사용한다. Dual : 두채널을동시에사용할수있다. (3) Vanc Mode 원하는 VANC 모드를선택한다. Disable : 각채널의 VANC 모드를사용하지않는다. Y Vanc : YCbCr 영상패킷중 Y 에 Vanc 데이터가연결된채널을사용한다. C Vanc : YCbCr 영상패킷중 C 에 Vanc 데이터가연결된채널을사용한다. (4) Vanc Data 각채널의첫번째와두번째 Vanc Data 값을보여준다. DID --- Data Identification SDID --- Secondary Data Identification DC --- Data Count CS --- Check Sum Data --- User Data 4.3 이미지저장기능 (1) Auto Save toggle 박스를클릭하면아래지정된 D:\Image ( 또는사용자가선택한폴더 : Select Folder) 에영상데이터가프레임단위로 binary 파일로저장된다. 옆의 Save # 에는저장된프레임의개수를보여준다

5. 테스트 Vertical Ancillary (VANC) 데이터를테스트하기위해서는 USB3-DIO01 보드와 USB3-SDI01 보드를사용했다.

또한, VANC 데이터신호를 SDI 신호로변경해 USB3-FRM14 보드로전송해주는 USB3-SDI01 시뮬레이터보드도사용한다.

SDI 커넥터에연결되어 VANC 데이터가올바르게수신되는지확인한다. HD-SDI 카메라는 1080p(1920x1080 @30fps) 를지원하는카메라 2대를사용했다.

29 5. 테스트 Vertical Ancillary (VANC) 데이터를테스트하기위해서는 USB3-DIO01 보드와 USB3-SDI01 보드를사용했다. 자사보드인 USB3-DIO01 보드는 Daughter 보드의주데이터를처리하여 USB3 인터페이스로시스템에전송하는 Base Interface 보드이다. 또한, VANC 데이터신호를 SDI 신호로변경해 USB3-FRM14 보드로전송해주는 USB3-SDI01 시뮬레이터보드도사용한다. [ 그림 5-1] 과같이 USB3-DIO01 보드와 USB3-SDI01 보드를연결하여, 마치 VANC 데이터를보내는 HD-SDI 카메라역할을수행하는장치를 USB3-FRM14 SDI 커넥터에연결되어 VANC 데이터가올바르게수신되는지확인한다. HD-SDI 카메라는 를지원하는카메라 2대를사용했다. HD-SDI Camera BNC Cable USB3-FRM14 BNC Connector USB3-SDI01 SDI Simulator Board USB3-DIO01 USB3 Interface Base Board [ 그림 5-1. 테스트환경 ]

5.1 이미지테스트 먼저 USB3-FRM14 보드의 J8 BNC 커넥터에카메라를접속시키고 Frame Test 프로그램으로확인해보면그림 5-2와같다. 보드번호를확인하고 (2.4.3절 J2 switch 참조 ) Device Open Data Mode 16bit 를선택하고 원하는 Channel 을선택하고 Device Init 을한다.

30 5.1 이미지테스트 먼저 USB3-FRM14 보드의 J8 BNC 커넥터에카메라를접속시키고 Frame Test 프로그램으로확인해보면그림 5-2와같다. 보드번호를확인하고 (2.4.3절 J2 switch 참조 ) Device Open Data Mode 16bit 를선택하고 원하는 Channel 을선택하고 Device Init 을한다. 이때, Vanc Mode를원하지않으면 Disable 해야한다. [ 그림 5-2. CH 0 연결화면 ] ( 주의 )1. BNC Channel 0(J8 connector) 에우선권이있어언제나먼저연결해사용해야합니다. 2. BNC Channel 0 해상도로 Channel 1 에적용됩니다

31 밑의 [ 그림 5-3] 은이미지개선을위해 Half tone 를선택했을때의화면이다. [ 그림 5-3. CH 0 화질개선화면 ]

32 밑의 [ 그림 5-4] 는 Full Screen 을선택했을때의화면이다. Full Screen 을선택하고윈도우창 을크게하면선택한해상도전체를볼수있다. 시스템사양에따라 Frame Rate 이바뀔수도 있다. [ 그림 5-4. CH 0 Full Screen 화면 ]

33 밑의 [ 그림 5-5] 는두개의채널을선택했을때의화면이다. 시스템사양에따라 Frame Rate 이바뀔수도있다. [ 그림 5-5. 두개의채널선택시화면 (Windows XP 32bit)] 가끔 BNC 채널두개사용시프로그램이다운되거나영상이하나만나올때는, J9 커넥터에 외부전원 (12V DC) 을연결해사용하는것이좋습니다

34 밑의 [ 그림 5-6] 은두개의채널을 Windows 7 64bit O.S. 에서테스트했을때의화면이다. F/R(Frame Rate) 이 65 프레임을나타내며 30 프레임씩의두개의 SDI 카메라에서나오는영상을각각의채널에서볼수있다. 하지만, 영상을잘보기위해 Half tone 필터를사용하면시스템사양에따라 Frame Rate이바뀔수도있다. [ 그림 5-6. 두개의채널선택시화면 (Windows 7 64 비트 )]

35 [ 그림 5-7. 두개의채널선택시화면 (Windows 7 64 비트 ), half tone 사용 ] 결론적으로 [ 그림 5-5] 와 [ 그림 5-7] 을비교해봤을때, Frame rate 은시스템사항에따라변경 될수있다. 윈도우 XP 보다는윈도우 7 테스트가더좋고, 32 비트 OS 보다는 64 비트 O.S 환 경에서의테스트가성능구현에더유익하다

36 5.2 VANC 기능테스트 VANC 기능구현을위한보드연결은밑의 [ 그림 5-8] 과같다. USB3-DIO01 USB3.0 Interface Data USB3-FRM14 USB3.0 Interface VANC Data USB3-SDI01 Board Connection [ 그림 5-8. 보드연결도 ] 먼저, USB3-DIO01 에서구동하여 VANC 데이터를시뮬레이터 USB3-SDI01 의출력커넥터로보 내주는프로그램을보면 [ 그림 5-9] 와같다

[ 그림 5-9. VANC 데이터송출프로그램 ] 명령어를살펴보면다음과같다. Device Open --- 디바이스를 Open한다. 시작시한번만수행한다. Device Init --- 현재시스템에장착된장치를초기화한다. Vanc Out --- 밑의설정된값을 USN3-SDI01 BNC 커넥터에서송출한다.

37 [ 그림 5-9. VANC 데이터송출프로그램 ] 명령어를살펴보면다음과같다. Device Open --- 디바이스를 Open한다. 시작시한번만수행한다. Device Init --- 현재시스템에장착된장치를초기화한다. Vanc Out --- 밑의설정된값을 USN3-SDI01 BNC 커넥터에서송출한다. DID --- Data Identification K --- Secondary Data Identification L --- Data Counter로밑의 User Data의바이트수이다. Hex 로표시된다. Data --- User Data. 본프로그램에서는테스트목적으로 13바이트로제한되어있으나 255바이트까지가능하다 Vanc Line --- ANC 데이터를몇번째 Vertical line 부터쓸건지즉, VANC 데이터가몇번째 Vertical Line 부터시작하는지지정한다. 이프로그램은첫번째 ANC 패킷정보만전달한다

38 [ 그림 5-10] 은 [ 그림 5-9] 에서 Vanc Out 을누르면 USB43-FRM14 채널 0에서 VANC 데이터를받을때의 Frame Test 화면이다. [ 그림 5-9] 에서설정된값을 Vanc Out으로송출했을때의값이왼쪽상단 VANC CH0의각 VANC 해당데이터란에쓰여져있음을알수있다.( 붉은색원안확인 ) [ 그림 USB3-FRM14 Frame Test 실행화면 ]

채널 0 또는 1의 VANC 데이터는모두 4개까지받을수있다. 화면에는첫번째와두번째 VANC 데이터만표시된거고필요하다면사용자가 4개까지확장해사용할수있다. ANC 데이터패킷은헤더부분과다른패킷정보와사용자데이터 UDW(User Data Words) 255 바이트를포함하여총 512 바이트단위의간격으로되어있다.

39 채널 0 또는 1의 VANC 데이터는모두 4개까지받을수있다. 화면에는첫번째와두번째 VANC 데이터만표시된거고필요하다면사용자가 4개까지확장해사용할수있다. ANC 데이터패킷은헤더부분과다른패킷정보와사용자데이터 UDW(User Data Words) 255 바이트를포함하여총 512 바이트단위의간격으로되어있다. 참고로 [ 그림 5-10] 의두번째패킷시작번지 200h에서시작으로첫번째패킷이 512 바이트임을알수있다. 더자세히살펴보면 Vertical Ancillary Data 의시작인 00 ff ff 에서시작되어 DID SDID DC 값인 a 가오른쪽데이터란의붉은선에나타나있으며, CS 값인 39 는붉은색 원안에있음을볼수있다. 또한, 데이터값도일치함을볼수있다 ( 푸른색선참조 )

40 [ 그림 5-11] 은채널 0에서영상데이터를받고채널 2에서는 VANC 데이터를받을때의 USB3- FRM14 Frame Test 화면이다. 오른쪽상단에 BNC 커넥터 (J8) 를통해서영상이들어오고 [ 그림 5-7] 에서설정된값을 Vanc Out으로송출했을때의값이왼쪽아래 VANC CH2의각 VANC 해당데이터란에쓰여져있음을알수있다. ( 붉은색원안확인 ) 채널 0의 VANC 값은 SDI 카메라에서보내온값이다. [ 그림 USB3-FRM14 Frame Test 실행화면 1]

[ 그림 5-12] 는채널 2에서영상데이터를받고채널 0에서는 VANC 데이터를받을때의 USB3-FRM14 Frame Test 화면이다. 오른쪽하단에 BNC 커넥터 (J8) 를통해서영상이들어오고 [ 그림 5-7] 에서설정된값을 Vanc Out으로송출했을때의값이왼쪽상단에 VANC CH2의각 VANC 해당데이터란에쓰여져있음을알수있다.

41 [ 그림 5-12] 는채널 2에서영상데이터를받고채널 0에서는 VANC 데이터를받을때의 USB3-FRM14 Frame Test 화면이다. 오른쪽하단에 BNC 커넥터 (J8) 를통해서영상이들어오고 [ 그림 5-7] 에서설정된값을 Vanc Out으로송출했을때의값이왼쪽상단에 VANC CH2의각 VANC 해당데이터란에쓰여져있음을알수있다. ( 붉은색원안확인 ) 채널 2의 VANC 값은 SDI 카메라에서보내온값이다. [ 그림 USB3-FRM14 Frame Test 실행화면 2] ( 주의 ) 1. 현재 Interlaced mode는지원하지않습니다. 2. BNC Channel 0(J8 connector) 에우선권이있어언제나먼저연결해사용해야합니다. 3. 두채널의해상도가같아야합니다. 즉, BNC Channel 1 해상도는 Channel 0의해상도와같아야합니다. 향후업그레이드또는수정예정입니다

42 Appendix A.1 Specification USB3.0 Interface USB 3.0 Interface Super Speed Device 5Gbps Physical Characteristics Camera Interface : BNC Dimension : 109 x 79.5 mm Power Requirement Voltage : +3.3V (Max. 500mA) +12V (Max. 1A) Environment 주의 ) 내부에서사용시 Operating Temperature : 0 ~ 60 Storage Temperature : -20 ~ 70 Relative Humidity : 5% ~ 90%, non-condensing Software OS : W indows 2000 SP4 이상 / Windows XP SP1 이상 API : Interface with Application through client DLL Sample Software : Test Sample software for evaluation

43 A.2 외형치수 보드의외형치수는아래와같다. 더자세한치수는관계자에게요청바랍니다

44 References 1. USB 3.0 System Architecture -- Don Anderson, USB SIG( 2. Universal Serial Bus Specification -- Compaq/Intel/Microsoft/NEC, MindShare Inc. (Addison Wesley) 3. AN201 How to build application using API -- DAQ system 4. AN342 USB3-FRM14 API Ver DAQ system

API 매뉴얼

API 매뉴얼 PCI-DIO12 API Programming (Rev 1.0) Windows, Windows2000, Windows NT and Windows XP are trademarks of Microsoft. We acknowledge that the trademarks or service names of all other organizations mentioned