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USB3 Vision协议详解:工业相机的USB3.0标准指南
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更新于2024-07-03
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USB3 Vision Specification 是一个专门针对工业相机应用的标准化协议,它允许高速、无缝的数据传输和设备交互,使得基于USB 3.0 SuperSpeed的技术能够实现"即插即用"。该协议版本1.0.1发布于2015年3月,由美国密歇根州安阿伯市的AIA(协会)制定,其目标是确保所有兼容产品的互操作性和质量。 作为一项重要规定,所有采用USB3 Vision标准进行商业产品开发的企业必须获得该标准的许可,并使用官方名称和标志。这涉及到通过AIA提交必要的文件并通过USB3 Vision的符合性测试,以确保产品符合标准规范。未经授权,任何对本文件的电子检索或在其他系统中的复制都是禁止的,版权归属于AIA。 文档详细介绍了USB3 Vision技术的关键特性,包括USB3.0 SuperSpeed的合规性要求,以确保设备能充分利用高速带宽。此外,还包括了设备标识、描述符(如设备描述符、配置描述符等)的详细规定,这些描述符用于设备的自我声明和功能描述,以便驱动程序识别和配置。 USB3 Vision设备的控制和事件传输层是协议的核心部分,其中涵盖了控制通道和事件通道的协议设计,以及数据传输的布局和组织方式。例如,前缀和后缀用于指示数据包的结构,而状态代码则用于表示传输过程中的不同状态。 USB3 Vision Specification 是一个关键的工业相机接口标准,它定义了如何通过USB 3.0接口高效、稳定地传输图像数据,这对于海康大华等工业相机制造商来说,是确保其产品在市场上的互操作性和用户体验的重要依据。
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重要通知
名称USB3 Vision
™
和独特的徽标设计是AIA拥有的注册商标,只能在获得许可的情况
下用于在AIA注册的产品。本标准或其中的技术的任何商业使用,无论是全部还是部
分,都需要从AIA获得单独的许可证。仅仅拥有该文件并不意味着拥有使用该标准的
任何权利。有关产品注册和许可计划的信息可从AIA获得。
AIA不负责识别本标准可能要求许可的所有专利,也不负责对提请其注意的专利的法
律效力或范围进行调查。
1.0
介绍
USB3 Vision - v1.0.1
1.1
目的
USB3 Vision是一种基于USB 3.0技术的视觉应用通信接口。它允许使用标准USB 3.0硬件
在USB3 Vision发射器设备和主机之间轻松连接。
本标准的目的是定义USB3 Vision兼容产品用于相互通信的协议。该标准基于USB 3.0技术。
因此,它不包括传输介质的物理描述。专用高性能驱动程序的任何特定实现也不是本标准
的一部分。
USB已成为PC外围设备连接的事实标准。在该标准最初开发时,几乎每一台生产中的PC都
至少有两个USB 2.0端口。
此外,USB 3.0端口开始出现在台式机和笔记本电脑上。USB 3.0理论上可以以5 Gbps的速
率传输,这对于当前的视觉应用来说是很大的带宽。
尽管该标准的名称特指USB 3.0,但USB3 Vision可以使用USB 2.0实现。
1.2
免责声明
本标准按“原样”提供,不作任何明示或暗示的保证。但不限于,不保证不侵权,不保证适
销性,也不保证适用于特定用途。明确否认所有担保。
用户承担使用本标准的全部风险。在任何情况下,AIA、技术委员会成员或其公司均不对
因此类使用而产生的任何实际、直接、间接、惩罚性或后果性损害承担责任,即使已被告
知此类损害的可能性。
1.3
技术委员会
USB3视觉标准委员会成立于2011年9月,旨在为高性能视觉应用定义基于USB 3.0的开放式
传输平台。委员会由AIA赞助:http://www.visiononline.org/.
1
USB3 Vision - v1.0.1
1.3.1
版本1.0
该标准1.0版的工作于2012年2月启动。以下人员参加了1.0版的技术会议。
Bob McCurrach,标准开发总监Eric Gross,主席
Uwe Hagmaier,流媒体小组委员会主席Thomas Hopfner,
测试与机械小组委员会主席
Lutz Koschorreck,控制小组委员会主席
斯特凡·巴特
默·扬·贝克
瓦·雷·伯斯特
埃里克·波旁奈埃
里克·凯里
卡斯滕·英格曼·克里斯滕森·斯
特凡·克劳斯
托马斯·德特扬·弗里
德里希·迪尔克斯·霍
尔格·埃德德尔比特
尔·维尔纳·费思
罗恩·福尔克林
加·杰夫·弗莱
曼·马克·福·弗朗
索瓦·戈贝尔
里克·哈克斯·奥利
弗·哈尔布·马尔
科·亨佩尔·英
戈·赫维格·马
克·琼斯·罗伯
特·克里曼
米哈伊尔·克里姆科
维奇Kazunari Kudo
Max Larin
大卫·李·山
姆
谢尔盖·洛吉诺夫斯基
赫·斯特凡·莫里斯·蒂
斯·默勒
马塞尔·纳加茨·哈
特穆特·内伯隆·达
米安·内斯比特·斯
特凡·波利
杰夫·罗迪
克·扬·斯科尔茨
马尔科姆·斯廷伯格
Rupert Stelz
Sadafumi Torii
Stefan von Weihe
Tim Vlaar
西尔维奥·沃伊
奇 ·克里斯托
夫·齐埃尔·尤拉
伊·佐普
2
USB3 Vision - v1.0.1
以下技术成员公司对此版本的标准进行了投票:
Allied Vision Technologies
Alysium-Tech GmbH Basler
AG
Baumer Optronic
Components表示
Hamamatsu Photonics
Intercon 1
Matrox成像
MathWorks公司
矩阵视觉有限公司
MVTec Software GmbH
National Instruments
Newnex Technology Corp
Pleora Technologies
点灰研究Stemmer成像
Teledyne DALSA
XIMEA
3
USB3 Vision - v1.0.1
1.4
定义和缩略语
1.4.1
定义
应用
主机上运行的USB3视觉控制应用软件。通常是在PC上运行的软件应用程序,但也
可以是另一种性质,例如在现场可编程门阵列(FPGA)上运行的微码。
自举寄存器
一种标准定义的寄存器,允许应用程序控制设备的基本功能。
控制协议
USB3 Vision控制协议(U3VCP)定义USB3 Vision兼容设备支持的命令。
描述符
应用程序可以查询设备的描述符。有关详细信息,请参阅USB标准文档。
设备
USB3视觉兼容可控设备。通常是照相机,但也可以是非流式设备,例如USB3视
觉频闪灯控制器。
端点
作为数据源或数据接收器的设备中的缓冲区。
事件生成器
根据USB3 Vision标准生成事件消息的实体。
事件接收器
根据USB3 Vision标准接收并能够解释事件消息的实体。
主人
充当USB主机的实体,通常是PC或笔记本电脑,但也可以是接收设备。它控制设
备并接收帧。
互连
布线和基础设施,如主机和设备之间的中继器和集线器。
接口
描述在设备中实现的功能或特性。
链接
将数据包从源传输到目的地的物理连接。
U3VSP主机接收机
实体接收并能够根据USB3视觉流协议对数据流进行解封装。
U3VSP发射机设备
根据USB3视觉流协议产生数据流的实体。
1.4.2
需求术语
本标准使用表1-1所示的惯例列出要求。
每项要求都由括号中的唯一编号表示。每个数字最多由3个元素组成:
1. 需求类型:绝对需求、条件需求、绝对
客观,有条件的客观
2. 序列号(Sn):标识需求或目标的唯一编号。当新的要求和目标添加到标准中时,序
列号按顺序排列。
4
USB3 Vision - v1.0.1
后缀:根据表1-2所示的术语,确定要求或目标是否适用于主机或设备、控制或流、机械或这些的
某种组合。
表1-1:需求术语
术语
描述
代表
绝对要求
产品必须支持的功能。必须支持该功能以确保互操作性。
[R-<Sn><后缀>]
条件要求
如果存在其他功能,则必须支持的功能。当支持其他功能时,必须
支持该功能。
[Cr-<Sn><后缀>]
绝对客观
产品应支持的功能。这是推荐的,但不是必须的。
[O-<Sn><后缀>]
条件目标
如果存在其他功能,则应支持的功能。这是推荐的,但不是必须
的。
[Co-<Sn><后缀>]
表1-2:后缀术语
后缀
意义
描述
c
控制
表示同时适用于设备和主机的与控制相关的要求或目标。
ch
控制主机
表示主机专用的与控制相关的要求或目标。
光盘
控制装置
表示设备专用的控制相关要求或目标。
s
小溪
表示适用于U3VSP发射机设备和主机接收机的要求或目标。
sr
流接收器
表示U3VSP主机接收机专用的要求或目标。
圣
流发送器
表示U3VSP发射机设备独有的要求或目标。
m
机械的
表示适用于主机、设备和互连的机械和/或电气要求或目标。
米
机械互连
表示适用于互连的机械和/或电气要求或目标。
mh
机械主机
表示适用于主机的机械和/或电气要求或目标。
mhi
机械主机和互连
表示适用于主机和主机处互连的机械和/或电气要求或目标。
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章鱼哥学电子
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