PICe-OPT01 매뉴얼

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정안 창
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1 PCIe-OPT01 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 1. Introduction 2. PCIe-OPT01 기능 3. 설치 2.1 PCIe-OPT01 보드설명 2.2 SFP(Small Form Factor Pluggable) 2.3 광케이블 2.4 주요커넥터 Pin-out J3 커넥터 J4 스위치 J8 커넥터 J10 커넥터 3.1 하드웨어설치 제품내용물 설치과정 3.2 드라이버설치 4. 샘플프로그램설명 4.1 보드관련기능 4.2 이미지프레임관련기능 4.3 UART 관련기능 4.4 Digital I/O 관련기능 4.5 Miscellaneous 관련기능 Appendix A.1 일반사양 A.2 외형치수 Reference -2-

3 1. Introduction PCIe-OPT01 보드는 EMB-OPT01과같이사용하며 EMB-OPT01 보드의광-전송데이터를받아호스트 PC에전송하는광수신보드이다. 실시간으로이미지를획득하고직접시스템메모리에전송한다. 쉬운인스톨방법과빠른이미지전송은저비용고효율의산업계의요구를충족시킬수있는적합한장치이다. 디에이큐시스템에서제공하는샘플프로그램은보드를사용하기위하여제공되는 API 를간략하 게시험할수있도록소스형태로제공하므로사용자가수정하여사용할수가있다. 이에대한자 세한설명은 4 장샘플프로그램을참조바랍니다. PCIe-OPT01 보드는 SFP (Small Form Factor Pluggable) 광-모듈두개를사용하며, 아래쪽포트 (CN2) 는 Base Camera Link Configuration를지원하며, 위쪽 (CN1) 포트는아래쪽포트와함께 Fu ll/medium Camera Link Configuration을지원한다. 두개의 Base Camera Link Configuration을두개의포트에나누어수행이가능하다. 유연한 FPGA 로직사용으로추후다른인터페이스 (DVI, HD-SDI, MIPI 등 ) 지원도가능한설계구 조를가지고있다. [PCIe-OPT01 의주요특징 ] 2 채널광포트지원 PCI Express GEN2.0 x4 Interface Link Speed 8Gbps 256MByte 이미지버퍼지원외부장치인터페이스 2 SFP(Small Form Factor Pluggable) 사용환경 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상간편한 Windows Application Programming Interface(DLL) -3-

[ 그림 1-1 PCIe-OPT01 보드사용예 ] 윗쪽 SFP 케이지 (CN1) 가 1 번채널이며, 아래쪽 SFP 케이지 (CN2) 는 0

4 Camera-link 표준카메라와연동하여촬영된이미지프레임을 EMB-OPT01 보드를통해받아 PC I Express 4x 인터페이스방식으로 PC 에전송하는보드이다. 보드의동작은프로그램 API 에의하 여제어되며, 아래의그림은보드의연동동작을그림으로나타내고있다. [ 그림 1-1 PCIe-OPT01 보드사용예 ] 윗쪽 SFP 케이지 (CN1) 가 1 번채널이며, 아래쪽 SFP 케이지 (CN2) 는 0 번채널로샘플프로그램 에서인식된다. (2.2 절, 4.1 절참조 ) 주 ) 향후 Two Base Camera 와 10Tap 지원예정이다

5 2. PCIe-OPT01 기능 2.1 PCIe-OPT01 보드설명 J1 J2 J3 J4 1 2 ON U1 CN1 CN2 D5 D3 D6 D4 U2 J5 D8 D7 D10 D9 U3 D11 Y1 DAQ system U4 REF1 REF2 J8 A C E G J L N R A C E G J L N R J SW1 PCIe-OPT01 Rev. D U5 J10 J11 PCI Express 4x Interface [ 그림 2-1. PCIe-OPT01 외형도 ] (1) SFP (CN1, CN2) : SFP(Small Form Factor Pluggable) 케이지. CN1 : 1 번채널, CN2 : 0 번채널 (2) FPGA (U3) : 보드의모든기능은이 FPGA Logic 을통하여제어된다. (3) DDR Memory (REF1, REF2) : 이미지프레임을저장한다. (4) Regulator (U1, U2, U5, U6) : 보드에서사용하는전원을공급한다. (5) 보드에는여러개의 LED가있으며각각의설명은다음과같다. J1(CN1) : Red : Rx signal Green : Tx Signal J2(CN2) : Red : Rx signal Green : Tx Signal D11 : 보드가 Configuration이끝나고동작준비가완료되면점등이된다. D3 ~ D10 : Test led -5-

2.2 SFP(Small Form Factor Pluggable) PCIe-OPT01의경우광-전송송수신 (Fiber-Transmission Transceiver) 장치로 SFP를사용한다. SFP 송수신장치는 SONET, Gigabit Ethernet, Fiber Channel 등의다양한광전송을지원할수있게설계되어있다.

6 2.2 SFP(Small Form Factor Pluggable) PCIe-OPT01의경우광-전송송수신 (Fiber-Transmission Transceiver) 장치로 SFP를사용한다. SFP 송수신장치는 SONET, Gigabit Ethernet, Fiber Channel 등의다양한광전송을지원할수있게설계되어있다. Hot-pluggable transceiver를지원하며 fiber이나 copper networking cable로 network device motherboard에연결할수있다. SFP는케이지와커넥터에연결하는모듈로연결하며 Tx(Transceiver) 와 Rx(Receiver) 가함께있다. [ 그림 2-2. SFP & SFP Cage] [ 표 1. CN1/CN2 SFP 커넥터설명 ] 번호 명칭 설명 비고 1 VeeT Transmitter Ground 2 TxFault Transmitter Fault 3 TxDisable Transmitter Disable 4 SDA Serial Interface Data Line 5 SCL Serial Interface Clock 6 MOD-ABS Module Absent, connected to VeeT or VeeR 7 RS0 Rx Rate Select Open or Low = or 4.25 Gb/s Fibre Channel (Low Bandwidth) High = 8.5 Gb/s Fibre Channel (High Bandwidth) 8 LOS Loss of Signal Indication 9 RS1 Tx Rate Select -6-

7 Open or Low = or 4.25 Gb/s Fibre Channel (Low Bandwidth) High = 8.5 Gb/s Fibre Channel (High Bandwidth) 10 VeeR Receiver Ground 11 VeeR Receiver Ground 12 RD- Receiver Data 13 RD+ Receiver Inverted Data 14 VeeR Receiver Ground 15 VccR Receiver Power(3.3V) 16 VccT Transmitter Power(3.3V) 17 VeeT Transmitter Ground 18 TD+ Transmitter Data 19 TD- Transmitter Inverted Data 20 VeeT Transmitter Ground 자세한사양은 SFP 표준문서를참조할것 2.3 광케이블 광케이블은변환된레이저신호를멀리까지전송하기위해만들어진전송케이블로크게 두가지전송모드를사용한다. 싱글모드 : 코어직경이 9μm정도로광대역, 장거리전송에사용되며, 대략 50Km까지무중계전송이가능하다. 코어직경이작은싱글모드의경우케이블통로가좁아많은양의정보를전달하기는어렵지만대신먼거리까지전송이가능하다. 케이블색상은주로노란색이사용된다. 멀티모드 : 코어직경이 50~100 μm으로단거리에서많이쓰입니다. 코어직경이큰 멀티모드의경우케이블의통로가넓기때문에많은양의정보를전달할수있으며 케이블색은주로주황색이사용된다. 광커넥터로는 LC, ST, MTRJ, SC, FC, MU 형등이있으나, PCIe-OPT01 은주로 [ 그림 2-4] 와같은멀티모드 LC Type 을사용한다

8 [ 그림 2-3. 전송모드에따른신호전달방식 ] (1) 싱글모드 LC Type (2) 멀티모드 LC Type [ 그림 2-4. 전송모드에따른케이블 Type] -8-

9 참조 ) 광케이블선정에있어서가장중요한요인은통신거리에있다. 멀티모드케이블은최대전송거리 2Km, 싱글모드케이블은기본적으로장비의종류에따라전송거리를제공하므로전송거리가 2Km 이상일때구성되는케이블이다. 광을이용한통신은기본적으로 2Core을이용한다. (RX-1 CORE, TX-1 CORE) 그러므로, 아래그림과같은 2Core의광케이블로보드를연결할때주의해야한다, 광케이블연결 1 번채널 0 번채널 주의 ) SFP 케이지에맞게연결하며케이블이꼬이지않게주의해야한다

10 2.4 주요커넥터 Pin-out J3 커넥터 Express PCI 전원 12V 를외부커넥터 (J10) 에연결해사용할수있다 J4 스위치 PCIe-OPT01 보드는한개의시스템 (PC) 에최대 4개의 PCIe-OPT01 보드를동시에사용할수있도록설계가되어있다. 각각의보드구분은보드내에있는 4핀 DIP 스위치 (J4) 를통하여설정할수있다. ON J4 OFF 1 2 [ 그림 2-5. J4 스위치 ] [ 표 2. J4 설명 ] 1 2 내용설명 OFF OFF 보드번호 0 ON OFF 보드번호 1 OFF ON 보드번호 2 ON ON 보드번호 J8 커넥터 12V FAN 구동전원커넥터이다 J10 커넥터 12V 전원공급용커넥터이다

11 3. 설치 보드설치에앞서포장내용물이이상이없는가를확인한다. 3.1 하드웨어설치 제품내용물 1 PCIe-OPT01 보드 2 CD ( 드라이버 / 매뉴얼 /API/ 샘플소스등등 ) 구성 설치과정 1 컴퓨터의전원을끈다. 2 컴퓨터매뉴얼에따라컴퓨터커버를벗긴다. 3 빈 PCI Express 슬롯에제품을삽입한다. 되도록이면 CPU에가까운순서대로보드를삽입한다. 4 보드가삽입된슬롯의컴퓨터케이스뒷부분의막혀져있는부분을제거한후보드의브라켓과케이스의연결부분에나사를꽉채결한다. 5 멀티보드인경우 3번부터다시수행한다

12 3.2 드라이버설치 보드의사용환경은 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상에서사용되어야한다. 먼저, PC의전원을 off 후 PCIe-OPT01 보드를 PCI Express Slot에꽂고 PC의전원을켠다. 아래와같이 새하드웨어검색마법사시작 창이열리면, 아래와같이선택후다음버튼을클릭한다. 1. 아래와같이선택후다음버튼을클릭

13 2. 동봉된 CD 에서 Driver 를선택후다음버튼을클릭한다. 3. 다음버튼을클릭한다. 아래와같이설치프로세서가진행됨을나타낸다

14 4. 다음버튼을클릭한다. 5. 설치가완료되면, 정상적으로드라이버가설치되었는지다음과같은방법으로확인한다. 6. 내컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자에서다기능어댑터 -> PCIe-OPT01 이 ( 가 ) 설치가되었는가를확인한다

15 7. 아래의그림과같이나타나게되면, 설치가정상적으로이루어진것이다. 상기그림은 PCIe-OPT01 보드가 PC 에정상적으로설치된화면을보이고있다. 최초설치후에는정상적인동작을위하여 PC 를재부팅하여사용하는게좋다

4. 샘플프로그램설명 보드와함께제공하는 CDROM의 Exe 폴더에는보드를쉽게사용할수있도록사용샘플프로그램 FrameTest.exe 를제공하고있다. Frame Data를 16진수값으로디스플레이해줘메모리나하드디스크에저장해개발자들에게필요한프레임데이터를활용할수있게되어있으며, 사용자가이해하기쉽게영상으로화면을보여주는실행파일이다.

16 4. 샘플프로그램설명 보드와함께제공하는 CDROM의 Exe 폴더에는보드를쉽게사용할수있도록사용샘플프로그램 FrameTest.exe 를제공하고있다. Frame Data를 16진수값으로디스플레이해줘메모리나하드디스크에저장해개발자들에게필요한프레임데이터를활용할수있게되어있으며, 사용자가이해하기쉽게영상으로화면을보여주는실행파일이다. 샘플프로그램을시험하기위하여는먼저보드의드라이버가설치되어있어야한다. 샘플프로그램은보드를사용하기위하여제공되는 API 를간략하게시험할수있도록소스형 태로제공하므로사용자가수정하여사용할수가있다. [ 그림 4-1. 샘플프로그램 FrmTest.exe 실행화면 ] 위의샘플프로그램을이용하기위하여는 API (Application Programming Interface) 가필요하다. API 는 DLL 형태로제공이되며, 컴파일을하기위하여는임포트 (Import) 라이브러리및헤더 파일이필요하다. 상기에명시된모든파일은제공하는 CDROM 에포함되어있다. 샘플프로그

17 램을정상적으로실행하기위하여는 API DLL(pci_opt01.dll) 이실행파일의폴더에있거나, Windows 의시스템폴더혹은 Path 환경변수로지정된폴더에있어야한다. 각메뉴바의설명은다음과같다. 여기에서설명하지않는메뉴바는사용하지않는기능이다. ( 주의 ) 샘플프로그램실행순서는먼저 Board # 와 Channel # 를선택후 Device Open click Data mode 에서카메라에맞는포맷선택 카메라데이터폭선택 8, 16, 32, 8bi Bayer 중에서선택후 Dev. Init 후 Get Res. 해상도확인 화면에서볼려는해상도선택후 Set detected click Auto View check 하면영상이실시간으로보임 4.1 보드관련기능 (1) Device Open button 선택한보드의장치를시작한다. 0 이면장치가없거나연결이안된경우이다. (2) Board # : 보드가멀티인경우보드의번호를부여한다. 현재는 0 ~ 3 번까지 4개를선택할수있다. 각보드의번호는보드내의스위치 (J10) 로구분한다. (3) Channel # : 광채널번호를부여한다. 0 이면아래쪽광채널 (CN2), 1 이면위쪽광채널 (CN1) 에연결된다. (4) Get Ver. button 현재 FPGA 버전과펌웨어버전을보여준다

18 4.2 이미지프레임관련기능 (1) Dev. Init button 이미지프레임기능을초기화한다. 최초전원인가시한번만수행한다. (2) Dev. Close button Open된디바이스를 Close한다. 장치의사용이끝나게되면, 반드시장치를 Close하여다른프로그램에서사용할수있도록한다. (3) Taps : button Camera Link 의 Taps 를보여준다. 1 : 1Byte, 2 : 2Bytes, 4 : 4Bytes, 8 : 8bit Bayer (4) Get Res. button 현재입력되고있는이미지해상도 (Resolution) 를보여준다. (5) Set Detected button 화면에보이는해상도를사용자가설정할수있다. (640x480, 800x600, 1024x768, 1280x720, 1280x1024, 1600x1200, 1920x1080, 1920x1200, 2048xx1536, 2560x2048, 4080x2448) Set Detected button을누르며 Get Res 에나온가로, 세로해상도를화면에맞추어보여준다 (6) Start button 이미지캡쳐를시작한다. Start 와 stop Toggle 버튼으로이미지전송을시작한다. (7) View button 전송된이미지를화면에 Set Detected 에서지정한해상도에맞추어보여준다. Auto view : 화면을연속적으로보여준다. (8) STOP button 이미지캡쳐를중지한다

$박스를클릭하면아래지정된 D:\SAVE ( 또는사용자가선택한폴더 : Select Folder) 에영상데이터가프레임단위로 binary 파일로저장된다. ( Auto view 선택시 ) (11) Frame rate 초당 Frame rate 을보여준다. (12) Full/Top Left/Top Right/Bot. Left/Bot.$

19 (9) Read button 보드에저장된이미지프레임을아래그림과같이 PC (Hexa 값 ) 로읽어온다. 만약 이미지프레임이보드에저장이되어있지않으면저장이완료될때까지기다려야한다. [ 그림 4-2. 샘플프로그램 Read 실행화면 ] (10) Save button 보드에프레임을저장한다. 디폴트폴더로 INI 폴더에 binary 형식으로저장한다. 박스를클릭하면아래지정된 D:\SAVE ( 또는사용자가선택한폴더 : Select Folder) 에영상데이터가프레임단위로 binary 파일로저장된다. ( Auto view 선택시 ) (11) Frame rate 초당 Frame rate 을보여준다. (12) Full/Top Left/Top Right/Bot. Left/Bot. Right 선택 800x600 해상도로원하는선택부분의영상을보여준다

Bayer를처리해화면에보일시에는 5번재바이트가필요없으므로이를제거할시사용한다. 3 th Skip : 선택시 3번째바이트를뛰어넘는다. 4.3 UART 관련기능 (1) Init Button UART 를초기화한다.

20 (13) Data Mode 선택 Video Data Mode를 8bit, 16bit YUV, 24Bit BGR, 8Bit Bayer, 10Bit Bayer 중에서선택할수있다. Half tone : Halftone 모드를선택한다. 5 th Skip : 선택시 5번째바이트를뛰어넘는다. 예를들어, 입력데이터가 10비트인 Bayer인경우 8비트씩 RGB와 3바이트와 1바이트를제외한나머지 1비트씩인 5번째바이트에저장된다. Bayer를처리해화면에보일시에는 5번재바이트가필요없으므로이를제거할시사용한다. 3 th Skip : 선택시 3번째바이트를뛰어넘는다. 4.3 UART 관련기능 (1) Init Button UART 를초기화한다. (2) Close Button UART 를닫는다.. (3) Baud selection 9600, 19200, 38400, 57600, Baud Rate 를정한다. ( 현재 57600, 은지원되지않습니다.)

21 (4) Send button 옆칸에쓴 UART 데이터를보낸다. (5) Get button UART 버퍼에서데이터를가져온다. (6) Clear button UART Get 에서얻어진값들을지운다. 4.4 Digital I/O 관련기능 (1) Set Dir button Read / Write를선택한다. 8bit 각 bit 0 일시 Read 1 일시 Write (2) Output Button General purpose I/O 포트에값을기록할경우에호출한다. 기록할데이터값은버튼옆 에디터박스에서읽어온다. (3) Input Button General purpose I/O 포트의값을읽어올경우에호출한다. 읽어온데이터는버튼옆 에디터박스에기록된다

$(2) Auto Save 박스를클릭하면아래지정된 D:\Image ( 또는사용자가선택한폴더 : Select Folder) 에영상데이터가프레임단위로 BMP 또는 JPEG 파일로저장된다. 원본프레임을그대로저장하는건아니다.$

22 4.5 Miscellaneous 관련기능 (1) CC Out button Camera Control 제어데이터를쓴다. (2) Auto Save 박스를클릭하면아래지정된 D:\Image ( 또는사용자가선택한폴더 : Select Folder) 에영상데이터가프레임단위로 BMP 또는 JPEG 파일로저장된다. 원본프레임을그대로저장하는건아니다. BMP/JPEG, PC 성능이나 OS(32/64bit) 에따라저장속도에차이가날수있다. 옆의 Count # 에는저장된프레임의개수를보여준다

23 Appendix A.1 일반사양 Specification General Supports 2Channel Fiber Link PCI Express Gen2 x4 interface Support a Full Camera Link Interface Two SFP(Small Form Factor Pluggable) Connectors with full support Link Speed : 8Gbytes/sec 256Mbyte Image Buffer H/W and SDK is controlled by a programmable FPGA 이미지프레임데이터 PC 로전송 Software Supported OS API Sample Software Windows 2000 SP4 이상 / Windows XP SP1 이상 Interface with Application through client DLL Test Sample software for evaluation

24 A.2 외형치수 보드의외형치수는아래와같다. (132 x 55 mm)

25 References 1. PCI Local Bus Specification Revision How to install PCI DAQ Board 3. AN201 How to build application using API 4. AN312 PCIe-OPT01 API Programming -- PCI Special Interest Group -- DAQ system -- DAQ system -- DAQ system

PICe-OPT02 매뉴얼

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