Im Buch verwendete Bezeichnungen für Erzeugnisse, die zugleich ein eingetra­genes Warenzeichen darstellen, wurden nicht besonders gekennzeichnet. Das Fehlen der ã Markierung ist demzufolge nicht gleichbedeutend mit der Tatsa­che, dass die Bezeichnung als freier Warenname gilt. Ebenso wenig kann anhand der verwendeten Bezeichnung auf eventuell vorliegende Patente oder einen Ge­brauchsmusterschutz geschlossen werden.

Die Informationen in diesem Handbuch wurden sorgfältig überprüft und können als zutreffend angenommen werden. Dennoch sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass die Firma PHYTEC Messtechnik GmbH weder eine Garantie noch die juristi­sche Verantwortung oder irgendeine Haftung für Folgeschäden übernimmt, die auf den Gebrauch oder den Inhalt dieses Handbuches zurück­zuführen sind. Die in diesem Handbuch enthaltenen Angaben können ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Die Firma PHYTEC Messtechnik GmbH geht damit keinerlei Verpflichtungen ein.

Ferner sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass PHYTEC Messtechnik GmbH we­der eine Garantie noch die juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für Folgeschäden übernimmt, die auf falschen Gebrauch oder falschen Einsatz der Hard- bzw. Software zurückzuführen sind. Ebenso können ohne vorherige An­kündigung Layout oder Design der Hardware geändert werden. PHYTEC Messtechnik GmbH geht damit keinerlei Verpflichtungen ein.

Copyright 2021 PHYTEC Messtechnik GmbH, D-55129 Mainz.

Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung der Firma PHYTEC Messtechnik GmbH unter Einsatz entsprechender Systeme re­produziert, verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

phyCAM Analog Video Digitizer VM-008

Technische Daten

Charakteristische Merkmale

• Wide-VGA
• Monochrom / color
• Anschlussmöglichkeit für 4 analoge Videosignale
• verschiedene Eingangskonfigurationen möglich:
  4 x Composite oder
  3 x Composite-Signal und 1 x S-Video-Signal
• geeignet für PAL und NTSC Videoquellen
• Videoprozessor: Helligkeit, Farbe, Kontrast, Schärfe einstellbar
• integrierter Scaler
• phyCAM-S – Schnittstelle und phyCAM-P - Schnittstelle
• Framerate 25 fps (PAL) bzw. 30 fps (NTSC)
• frei konfigurierbare Status-LEDs an allen analogen Eingängen, über I²C-Bus ansteuerbar
• integriertes 4 kbit EEPROM für die Speicherung von spezifischen Daten, über I²C-Bus ansteuerbar
• Anschlussmöglichkeit für eine externe Spannungsquelle zur Versorgung von analogen Kameras

VM-008 Analog Video Digitizer (PL1353.1)

Spezifikation

1.	n/a: nicht anwendbar. Alle Parameter können sich ändern.

Interface-Charakteristik

2.	besitzt keinen LVDS Takteingang, Abschlusswiderstand aus Kompatibilitätsgründen.

  

Datenformate

monochrom:

• Y8 (processed)

color:

• YCrCb 4:2:2 (ITU-R 601 / ITU-R 656)

Funktionsübersicht und Blockshaltbild

VM-008 Blockschaltbild

Der VM-008 besitzt vier Eingänge für analoge Videosignale. Die Eingänge können verschieden konfiguriert werden. Es können bis zu vier Composite – Videoquellen angeschlossen werden oder bis zu drei Composite-Quellen und eine S-Video – Quelle (an Eingang 3).

Entsprechend dem Einsatzzweck können verschiedene Eingangsbuchsen bestückt werden. Die Videoeingänge sind über einen Analog-Multiplexer (Quellenumschalter) mit dem Composite-Eingang des A/D-Wandlers verbunden. Zu einem Zeitpunkt kann jeweils eine Videoquelle digitalisiert werden. Der Eingangskanal kann per Software ausgewählt werden.

Wahlweise kann an Kanal 3 eine S-Videoquelle angeschlossen werden. Das Luma-Signal wird dabei über den Multiplexer in den Composite-ADC eingespeist, der in dieser Konfiguration das Y-Signal digitalisiert (Helligkeitsanteil). Das Chroma-Signal (Farbanteil) wird von einem separaten A/D-Wandler digitalisiert.

Die weitere Signalverarbeitung (Syncronsignal-Erkennung, Farbdemodulation, Bildkorrektur, Skalierung und Signalformatierung) erfolgt rein digital in der Video Processing Unit (VPU).

Per Software können dabei u.a. folgende Parameter eingestellt werden:

• Verstärkungsregelung (wahlweise AGC)
• Helligkeit, Kontrast, Farbsättigung, Farbton (nur NTSC), Schärfe
• Bildskalierung (frei wählbare Reduzierung der Bildgröße)
• Farb- oder Monochromausgabe

Die Konfigurierung erfolgt über die I²C-Schnittstelle.

Die Bilddaten stehen in digitaler Form an der phyCAM-P – Schnittstelle als paralleler Datenstrom (8 Bit Daten, HSYNC, VSYNC und Pixelclock) zur Verfügung. Alternativ werden die Daten als serieller LVDS-Datenstrom an der phyCAM-S – Schnittstelle ausgegeben.

Das Datenformat ist YCrCb 4:2:2 (ITU-R 601 oder ITU-R 656 – kompatibel). Es sollte jeweils nur eine Ausgabeschnittstelle (phyCAM-P oder phyCAM-S) benutzt werden.

Der VM-008 besitzt einen internen Oszillator. Die Einspeisung eines externen Master Clocks (MCLK) ist nicht erforderlich.

Das Digitizer Board besitzt einige Zusatzfunktionen:

• Neben jeder Eingangsbuchse befinden sich jeweils zwei LEDs (rot und grün), die vom Anwenderprogramm über die I²C-Schnittstelle gesteuert werden können. Sie können zur Statusanzeige verwendet werden (z.B. grün = Eingangssignal erkannt, rot = Kanal wird gerade digitalisiert).

Mittels Kunststoff-Lichtleiter können die Anzeigen leicht an der Frontblende eines Geräts neben den Anschlussbuchsen visualisiert werden.

Eine weitere LED kann bei Bedarf das Statussignal MPOUT des Video-Prozessors anzeigen, dem per Software verschiedene Funktionen zugeordnet werden können. (Das Statussignal ist auch am  phyCAM-P – Stecker verfügbar.)

Anwenderdaten (Parameter usw.) können in einem seriellem EEPROM auf dem Board gespeichert werden. Lese- und Schreibzugriffe erfolgen über die I²C-Schnittstelle.

Optional kann die Spannungsversorgung von angeschlossenen Kameras über die Eingangssteckverbinder erfolgen. Dazu kann das Board mit 6poligen Mini-DIN – Steckern bestückt werden, bei denen zwei Pins für die Spannungsversorgung zur Verfügung stehen. Die Versorgungsspannung wird über einen Steckverbinder extern zugeführt.

Signaleingänge

Alle Video-Signaleingänge haben eine Eingangsimpedanz von 75W. Die Signaleingänge können mit verschiedenen Buchsen bestückt werden.

_{Composite = CBVS; Pwr = Kamera-Stromversorgung}

VM-008 Eingangskonfigurationen

Eingang 3 kann wahlweise als Composite oder als S-Video-Eingang benutzt werden. Die Umschaltung erfolgt per Software. Für die Verwendung als S-Video-Eingang muss das Board an diesem Eingang mit einer Mini-DIN – Buchse (4polig oder 6polig) bestückt sein.

In der Standardvariante wird die Konfiguration 2 ausgeliefert. Unser Vertrieb berät Sie gerne über kundenspezifische Versionen. Die Lage der Eingangsbuchsen finden Sie im Jumperplan.

BNC Buchse

Mini-DIN – Buchse 4polig

3.	Sicht auf Buchse / Stecker: Lötseite

Mini-DIN – Buchse 6polig

VM-008 phyCAM-Schnittstellen

Der VM-008 Video-Digitizer besitzt sowohl eine phyCAM-P als auch eine phyCAM-S – Schnittstelle:

• die parallele phyCAM-P – Schnittstelle X300 befindet sich auf der Unterseite der Platine
• die serielle phyCAM-S – Schnittstelle wird über den Steckverbinder X305 an der Oberseite der Platine angeschlossen.

Die Übertragung der Bilddaten erfolgt im 8-Bit – Format. Dabei werden zu jedem Pixel nacheinander zwei Byte übertragen, die jeweils Farb- und Helligkeitsinformation enthalten.

VM-008 Datenausgabe

Es wird jeweils zuerst die Farbinformation ausgegeben (beginnend mit Cb0) und dann die Helligkeitsinformation, beginnend mit Y0. Eine Sequenz aus vier Byte enthält also die Farbinformation von einem Pixel und die Helligkeitsinformation von zwei Pixeln (YCrCb 4:2:2 – Auflösung).

Beachten Sie, dass der Videoprozessor  im 8-Bit – Modus konfiguriert sein muss. Die unteren 8 Datenleitungen VD[7:0] des Videoprozessors werden dabei nicht benutzt. Die oberen Datenleitungen VD[15:8] sind mit den Datenausgängen CAM_DD[7:0] verbunden.

Weitere Informationen zur Konfiguration des Videoprozessors finden Sie im Datenblatt des Prozessors Techwell TW 9910.

I²C Adressen

VM-008 I²C Adressen

Die I²C-Adressen sind hexadezimal in 8 Bit - Darstellung angegeben.

In Linux wird ggf. mit 7 Bit - Darstellung gearbeitet. In diesem Fall ist der Adresswert eine Stelle nach rechts zu shiften. Die Angabe bezieht sich auf die Schreibadresse (Bit 0 = 0), die Leseadresse ist entsprechend Bit 1 = 1 um 1 erhöht.

VM-008 EEPROM I²C Adressen

Feature Pins (nur phyCAM-P)

4.	Die Pinbezeichnung bezieht sich auf den Verbinder X300.

Jumperplan / Maßzeichnung

VM-008 Jumperplan (PL1353.1)

_{Lötpads blau= Oberseite / rot= Unterseite}

VM-008 Maßzeichnung

Sonderfunktionen

Power-LED

Das Board ist mit einer grünen LED (D200) ausgestattet, die anzeigt, dass Betriebsspannung anliegt.

Die LED ist auf der Leiterplatte mit PWR bezeichnet.

Multi-Purpose Output

Der Multi-Pupose Output (MPOUT) des Videokonverters bietet die Möglichkeit, verschiedene Status-Signale auszugeben. In der Standard-Konfiguration liegt das ausgewählte Signal an der mit MPOUT bezeichneten LED an. Der Ausgang kann jedoch auch über die CAM_CTRL1 Leitung der phyCAM-P-Schnittstelle abgefragt werden, wenn der Widerstand R314 bestückt wird.

VM-008 Signale an MPOUT (CAM_CTRL1)

Status-LEDs

An jedem der vier analogen Videoeingänge der VM-008 befindet sich jeweils eine rote und eine grüne LED. Die LEDs werden mit einem GPIO-Expander über die I²C-Schnittstelle angesteuert. Aus der Anwendersoftware heraus können unterschiedliche Statusinformationen angezeigt werden (z. B. ob ein Videosignal anliegt oder nicht). Die LEDs sind auf der Konverterplatine so platziert, dass das Licht optional über einen Lichtleiter an ein Gehäuse weitergeleitet werden kann. Hierfür können beispielsweise Lichtleiter von Mentor verwendet werden (siehe Beispiele unten).

Die Ansteuerung der LEDs erfolgt über den I²C Baustein „LED Control“ (siehe I²C Adressen).

Um die LED-Funktion zu aktivieren, müssen alle Bits des Data-Direction-Registers auf logisch 0 gesetzt werden. Danach kann die Steuerung der LEDs über das Output-Register erfolgen.

VM-008 LED-Zustand

VM-008 LED-Control – Output Register

5.	Default-Adresse, siehe I2C Adressen

VM-008 LED-Control – Data Direction Register

5.	Default-Adresse, siehe I2C Adressen

Beachten Sie, dass das Data-Direction Register im Default-Zustand auf 0xFF gesetzt ist. Das Register muss vor Benutzung der LED-Funktion auf 0x00 gesetzt werden. Weitere Informationen zur Programmierung des Portbausteins finden Sie im Datenblatt zum PCA9538.

Zur Visualisierung der LEDs an der Frontblende können Kunststoff-Lichtleiter der Firma Mentor GmbH, Erkrath (www.mentor-bauelemente.de) verwendet werden.

Die Position der LEDs auf der Platine ist für folgende Lichtleitsysteme optimiert, die einfach von vorn in die Frontblende eingedrückt werden:

     a) aufgesetzt

 Lichtleiter Einbaubeispiel 1 (Quelle: Mentor GmbH) 

     b) versenkt

Lichtleiter Einbaubeispiel 2 (Quelle: Mentor GmbH)

EEPROM

In dem EEPROM des VM-008 können bis zu 4 kbit anwendungsspezifische Daten gespeichert werden. Dies können z.B. Parameter der Anwendung, Statusinformationen, Seriennummer usw. sein. Der Speicherplatz steht vollständig der Anwendung zur Verfügung.

Die Ansteuerung erfolgt über die I²C-Schnittstelle. Das 4 kbit – EEPROM ist in zwei Bänke aufgeteilt. Die Adressen, unter denen die beiden Bänke angesprochen werden können, finden Sie in I²C Adressen.

Beachten Sie, dass ggf. auf der Basisplatine ebenfalls EEPROMs vorhanden sind. Setzen Sie die Konfigurationsjumper J304 / J305 so, dass sich kein Adresskonflikt zu anderen I²C-Bausteinen ergibt.

Weitere Informationen zur Programmierung des EEPROMs finden Sie im Datenblatt des Bausteins M24C04.

Spannungsversorgung für Kameras

Diese Option ermöglicht eine Einkabellösung für Videoquellen, die damit gleichzeitig aus dem VM-008 mit Strom versorgt werden können. Um dies nutzen zu können, müssen 6-polige Mini-DIN-Buchsen bestückt sein.

Die Spannungsversorgung für die Kameras wird nicht auf dem Board erzeugt, sondern extern eingespeist. Es kann eine Gleichspannung bis max. 14 V verwendet werden. Der maximale Eingangsstrom (Summe aller Kameras) darf bis 1 A betragen.

Die Einspeisung der Kamera-Betriebsspannung erfolgt am Steckverbinder X306:

VM-008 X306 Pinbelegung

Steckverbinder-Typ: JST B2B-ZR-SM3
passendes Steckergehäuse: JST ZHR-2

Die Spannungsversorgung ist intern durch eine Diode gegen Verpolung geschützt und mit einem Pufferkondensator 10µF versehen. Die Miniatursicherung F300 unterbricht die Stromversorgung bei Überlast. In der Standard-Variante wird eine 1A Sicherung bestückt. Bei Bedarf können auch kleinere Werte eingesetzt werden.

Beachten Sie, dass die Versorgungsspannung an Pin 2 positiv in Bezug auf GND sein muss. Pin 1 von X306 ist mit der Betriebsmasse GND des Video-Decoders galvanisch verbunden. Es darf keine Potentialdifferenz zwischen dem negativen Pol der Kameraversorgung und dem GND-Potential des Video-Decoders bestehen.

Befestigungsbohrungen

Die Befestigungsbohrungen X200, X201, X202, X203 können zur Optimierung des EMV-Verhaltens bei Bedarf über Kondensatoren oder Widerstände mit GND verbunden werden.

Die Positionen CB208, CB209, CB210 und CB211 können dazu mit SMD-Bauelementen der Baugröße 0805 bestückt werden.

Entwicklungskits

Zur Inbetriebnahme der Kamera und Unterstützung der Entwicklung sind Entwicklungskits für verschiedene Controller-Plattformen und Betriebssysteme erhältlich.

Das Sortiment an passenden Kits wird ständig erweitert.  Bitte informieren Sie sich auf unserer Webseite über aktuell erhältliche Kits.

Der PHYTEC-Vertrieb berät sie gerne bei der Zusammenstellung von Kits und Komponenten.

Revisionshistorie