GPIO 커넥터 (CoF Frame Grabbers)#
이를 통해 다음과 같은 세부적이고 복잡한 트리거 시스템을 설정할 수 있습니다.
- Shaft Encoders, 라이트 장벽 등의 외부 장치로부터 트리거 신호를 수신합니다(Trigger IN).
- 프레임 그래버에서 카메라, 조명 등 외부 장치로 트리거 신호를 송신합니다(trigger OUT).
- 소프트웨어 트리거를 수신합니다.
정보
imaFlex 2 Dual 100 프레임 그래버의 트리거는 applet을 통해 구성해야 합니다. 이 주제에서는 하드웨어 인터페이스 및 물리적 연결에 대해 설명하지만, 표준 트리거 및 GPIO 구성 도구(예: gpioTool 또는 Pylon parameters)를 사용해서는 소프트웨어를 구성할 수 없습니다. applet을 통한 트리거 구성에 대한 자세한 내용은 다음 문서를 참조하십시오:
- VisualApplets documentation, 구체적으로는 AppletProperties Operator Documentation
- 어플리케이션 노트: 프로그래머블 프레임 그래버용 신호 처리 앱릿 설계
- imaFlex 2 Dual 100용 standard applet documentation의 Miscellaneous/GPIO Configuration 챕터
트리거를 사용하면 이미지 획득 프로세스를 제어할 수 있습니다. 예를 들어 특정 시점에 이미지를 획득하거나, 카메라가 전달한 이미지를 수락할 시점을 정의하거나, 획득할 라인 수를 지정하거나, 조명을 제어할 수 있습니다.
Trigger Interfaces on the imaFlex 2 Dual 100#
imaFlex 2 Dual 100 프레임 그래버는 다음과 같은 트리거 인터페이스를 제공합니다.
- 슬롯 브래킷의 Front GPIO: SUB-D 26핀 커넥터 1개.
- GPIO 트리거 보드 커넥터(34핀): 추가 트리거 보드(Opto Trigger 5 또는 TTL Trigger) 연결을 위한 34핀 소켓(트리거 유닛 "GPIO") 1개.
- C0/C1 QSFP28 커넥터: CoF 카메라에 연결할 때 QSFP28 커넥터를 통해 최대 16개의 CoF 트리거 유형 패킷 전송 가능.
Input Configuration#
imaFlex 2 Dual 100은 각각 4개의 GPI를 포함하는 2개의 독립된 GPI 그룹을 제공합니다. GPI 그룹은 differential 또는 single-ended로 설정할 수 있습니다. 이 설정은 해당 그룹 내의 모든 GPI 신호에 적용됩니다. 한 그룹은 differential로, 다른 그룹은 single-ended로 설정하거나, 양쪽 모두 differential 또는 양쪽 모두 single-ended로 설정할 수 있습니다. 기본 모드는 single-ended입니다.
- differential 모드에서는 Front GPIO의 GPI를 사용하여 각 그룹에서 최대 2개의 differential 신호(두 그룹을 합쳐 총 4개)를 수신할 수 있습니다.
- single-ended 모드에서는 Front GPIO의 GPI를 사용하여 각 그룹에서 최대 4개의 single-ended 신호(두 그룹을 합쳐 총 8개)를 수신할 수 있습니다.
Front GPI Groups#
전면 GPIO 인터페이스는 각각 4개의 GPI 신호를 포함하는 2개의 독립된 GPI 그룹을 제공합니다. 각 그룹에는 커넥터에 전용 전원 공급 핀이 있어 그룹별로 서로 다른 전압 수준에서 작동할 수 있습니다. 각 그룹의 설정은 소프트웨어를 통해 AppletProperties VisualApplets 오퍼레이터의 파라미터를 사용하여 FPGA에서 수행됩니다.
각 GPI 그룹은 모든 입력에서 20 kΩ 풀업 또는 20 kΩ 풀다운 저항을 활성화하도록 설정할 수 있습니다. 또한, 그룹의 작동 모드를 differential과 single-ended 시그널링 사이에서 전환할 수 있습니다.
차동 모드에서는 GPI[n]과 GPI[n+2]만 유효한 정보를 전달합니다. 중간 신호들(GPI[n+1] 및 GPI[n+3])은 의미 있는 데이터를 제공하지 않으며 무시해야 합니다(don't care로 처리). 싱글엔드 모드에서는 해당 그룹의 4개 GPI 신호 모두를 사용할 수 있으며 유효한 정보를 전달합니다.
모든 그룹 GPI와 그 전원 공급 및 제어 신호들은 갈바닉 절연(galvanically isolated)되어 있습니다.
다음 그림은 단일 GPI 그룹의 논리 블록도를 보여줍니다.
Differential Mode#
차동 모드에서 전면 GPI 그룹의 4개 GPI는 차동 신호를 수신하도록 설정됩니다. 짝수 번호의 GPI 신호만 FPGA에 의미 있는 데이터를 제공합니다. 이에 대응하는 홀수 번호의 GPI는 don't care 신호로 처리해야 합니다.
전면 GPIO 인터페이스는 두 그룹으로 구성됩니다.
- Group 03: GPI[0], GPI[1], GPI[2], GPI[3]
- Group 47: GPI[4], GPI[5], GPI[6], GPI[7]
GPI 번호는 VisualApplets 오퍼레이터에 표시되는 FPGA 애플릿 번호와 직접 일치합니다(1:1 매핑).
아래 표는 두 그룹 모두 차동 작동으로 설정되었을 때 각 GPI 핀의 의미를 설명합니다.
| Pin Number | 신호 유형 | Reference Signal |
|---|---|---|
| 1 | FrontGpi6, differential input 6 (+) | VccIn47 (pin 19) / GndIn47 (pin 20) |
| 2 | FrontGpi7, differential input 6 (-) | VccIn47 (pin 19) / GndIn47 (pin 20) |
| 3 | FrontGpi2, differential input 2 (+) | VccIn03 (pin 21) / GndIn03 (pin 22) |
| 4 | FrontGpi3, differential input 2 (-) | VccIn03 (pin 21) / GndIn03 (pin 22) |
| 10 | FrontGpi4, differential input 4 (+) | VccIn47 (pin 19) / GndIn47 (pin 20) |
| 11 | FrontGpi5, differential input 4 (-) | VccIn47 (pin 19) / GndIn47 (pin 20) |
| 12 | FrontGpi0, differential input 0 (+) | VccIn03 (pin 21) / GndIn03 (pin 22) |
| 13 | FrontGpi1, differential input 0 (-) | VccIn03 (pin 21) / GndIn03 (pin 22) |
| 19 | VccIn47 (입력 그룹 47용 절연 VCC) | GndIn47 (pin 20) |
| 20 | GndIn47 (입력 그룹 47용 절연 그라운드) | VccIn47 (핀 19) |
| 21 | VccIn03 (입력 그룹 03용 절연 VCC) | GndIn03 (핀 22) |
| 22 | GndIn03 (입력 그룹 03용 절연 접지) | VccIn03 (핀 21) |
| Shield | GND (비절연 보드 접지 / 대지 / 브래킷) |
Single-Ended Mode#
싱글엔드 모드에서 전면 GPI 그룹의 4개 GPI는 4개의 독립적인 싱글엔드 신호를 수신하도록 설정됩니다. GPI 번호는 VisualApplets 오퍼레이터에 표시되는 FPGA 애플릿 번호와 직접 일치합니다(1:1 매핑).
아래 표는 두 그룹 모두 싱글엔드 작동으로 설정되었을 때 각 GPI 핀의 의미를 설명합니다.
| Pin Number | 신호 유형 | Reference Signal |
|---|---|---|
| 1 | FrontGpi6, 입력 6 | VccIn47 (pin 19) / GndIn47 (pin 20) |
| 2 | FrontGpi7, 입력 7 | VccIn47 (pin 19) / GndIn47 (pin 20) |
| 3 | FrontGpi2, 입력 2 | VccIn03 (pin 21) / GndIn03 (pin 22) |
| 4 | FrontGpi3, 입력 3 | VccIn03 (pin 21) / GndIn03 (pin 22) |
| 10 | FrontGpi4, 입력 4 | VccIn47 (pin 19) / GndIn47 (pin 20) |
| 11 | FrontGpi5, 입력 5 | VccIn47 (pin 19) / GndIn47 (pin 20) |
| 12 | FrontGpi0, 입력 0 | VccIn03 (pin 21) / GndIn03 (pin 22) |
| 13 | FrontGpi1, 입력 1 | VccIn03 (pin 21) / GndIn03 (pin 22) |
| 19 | VccIn47 (입력 그룹 47용 절연 VCC) | GndIn47 (pin 20) |
| 20 | GndIn47 (입력 그룹 47용 절연 그라운드) | VccIn47 (핀 19) |
| 21 | VccIn03 (입력 그룹 03용 절연 VCC) | GndIn03 (핀 22) |
| 22 | GndIn03 (입력 그룹 03용 절연 접지) | VccIn03 (핀 21) |
| Shield | GND (비절연 보드 접지 / 대지 / 브래킷) |
차동 모드와 싱글엔드 모드 동시 사용
각 GPI 그룹은 독립적으로 작동하므로, 한 그룹은 차동 모드로 설정하고 다른 그룹은 싱글엔드 모드로 설정할 수 있습니다. 한 그룹의 설정은 다른 그룹의 작동에 영향을 미치지 않습니다.
Electrical Characteristics of the Physical Inputs#
| 설명 | Minimum | Typical | Maximum | Unit |
|---|---|---|---|---|
| 공급 전압 | 4.5 | 26 | VDC | |
| 입력 임계값 | 공급 전압의 20 % | VDC | ||
| 차동 입력 오프셋 전압 | 50 | mV | ||
| GPI 핀의 바이어스 전류 | -25 | -400 | nA | |
| GPI 그룹 전압 IN에서의 총 전류 | -50 | mA |
Timing Characteristics of the Physical Inputs#
| 설명 | Typical | Unit |
|---|---|---|
| 전파 지연 | 300 | ns |
| 최소 펄스 폭 | 200 | ns |
| 최대 주파수 | 2.5 | MHz |
Front GPO Groups (Trigger Output)#
전면 GPIO 인터페이스는 두 그룹으로 구성됩니다.
- Group 03: GPO[0], [1], [2], [3]
- Group 47: GPO[4], [5], [6], [7]
모든 그룹에는 커넥터에 전용 전원 공급 핀이 있습니다. 즉, 외부에서 그룹 전원 공급 핀에 5 V를 공급하면 해당 그룹의 출력 GPO 신호는 5 V TTL과 호환되는 일반적인 5 V CMOS 레벨이 됩니다. 외부 전원 공급 장치는 4.5 V~26 V 범위 내에서 사용할 수 있습니다.
다음 그림은 단일 GPO 그룹의 논리 블록도를 보여줍니다.
Electrical Characteristics of the Physical Outputs#
| 설명 | Value |
|---|---|
| 출력 전압 하이(VOH) | 최소 VCC out – 0.4 V @ -6. 5 mA |
| 출력 전압 로우(VOL) | 최대 0.4 V @ 6.5 mA |
| 출력 전류(IO) | ± 50 mA |
5 V Out (Max. Current 500 mA)
전면 GPIO 커넥터는 5 VDC를 공급하는 전압 출력 핀을 제공합니다. 이 전원 공급 장치는 외부 전원을 사용할 수 없을 때 GPO 및 GPI 회로에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 최대 전류는 500 mA입니다.
Timing Characteristics of the Physical Outputs#
| 설명 | Typical | Maximum | Unit |
|---|---|---|---|
| 상승/하강 시간 | 3 | 30 | ns |
| 전파 지연 | 70 | ns |
GPIO Trigger Board Connector (34-Pin)#
GPIO trigger board 커넥터(34핀)를 통해 프레임 그래버를 Trigger Extension Board에 연결할 수 있습니다.
다음 그림은 프레임 그래버를 Trigger Extension Board와 함께 사용하는 방법을 보여줍니다.
GPIO trigger board 커넥터는 다음을 제공합니다.
- 8개의 디지털 입력(IN 0~7)
- 8개의 디지털 출력(OUT 0~7).
8개의 입력은 0부터 7까지 번호가 지정됩니다. 8개의 출력은 0부터 7까지입니다.
GPIO 커넥터는 Trigger Extension Board를 연결하는 데 사용됩니다. Trigger Extension Board의 물리적 인터페이스 구성(TTL 또는 옵토커플러 절연, 풀업, 풀다운, 차동 또는 싱글 엔드 신호)은 사용하는 Trigger Extension Board에 따라 다릅니다. 자세한 내용은 Opto-Coupled Trigger 5 또는 TTL Trigger를 참조하십시오.
설치 지침은 Installing a Trigger Extension Board를 참조하십시오.
하나 이상의 프레임 그래버 장치를 하나 이상의 트리거 보드에 연결하는 방법에 대한 자세한 내용은 Synchronizing Multiple Boards를 참조하십시오.
Pin Layout for the GPIO Trigger Board Connector (34-Pin)#
34핀 플랫 케이블은 프레임 래버를 외부 trigger board에 연결할 수 있습니다. 모든 Basler 프레임 래버는 8개의 디지털 입력(IN 0~7)과 8개의 디지털 출력(OUT 0~7)을 제공합니다.
applet을 통해 개별 입력과 출력이 사용되는 방식을 구성할 수 있습니다. 사용 중인 applet의 설명서를 참조하세요.
| 핀 번호(홀수) | I/O Name | Pin # (Even) | I/O Name |
|---|---|---|---|
| 1 | Trigger Output 0 | 2 | +3.3 VDC |
| 3 | Trigger Output 1 | 4 | +3.3 VDC |
| 5 | Trigger Output 2 | 6 | GND |
| 7 | Trigger Output 3 | 8 | GND |
| 9 | Trigger Input 0 | 10 | GND |
| 11 | Trigger Input 1 | 12 | GND |
| 13 | Trigger Input 2 | 14 | GND |
| 15 | Trigger Input 3 | 16 | GND |
| 17 | Trigger Output 4 | 18 | GND |
| 19 | Trigger Output 5 | 20 | GND |
| 21 | Trigger Output 6 | 22 | GND |
| 23 | Trigger Output 7 | 24 | GND |
| 25 | Trigger Input 4 | 26 | GND |
| 27 | Trigger Input 5 | 28 | GND |
| 29 | Trigger Input 6 | 30 | GND |
| 31 | Trigger Input 7 | 32 | VCCIO (+2.5 VDC/ 3.3 VDC) |
| 33 | Presence Detect | 34 | VCCIO (+2.5 VDC/ 3.3 VDC) |
모든 GPO 신호는 푸시풀(push-pull) 드라이버에 의해 구동됩니다.
트리거 확장 Board의 연결 및 사용 방법은 Opto Trigger 5 및 TTL Trigger 섹션을 참조하십시오. 트리거 신호 사용 방법에 대한 자세한 내용은 특정 applet documentation을 참조하십시오.
Connecting Trigger Sources with and without Power Supply to Front GPIO#
일반적으로 trigger 장치에는 2가지 유형이 있습니다.
- GPIO에 전원 공급 장치를 제공하는 장치, 그리고
- 외부 전원 공급 장치가 제공되기를 기대하는 장치.
imaFlex 2 Dual 100은 두 유형의 장치 모두와 함께 사용할 수 있습니다.
Source Devices Providing Power Supply for their GPIO#
이 섹션에서는 GPIO 전원 공급 장치를 제공하는 샤프트 엔코더를 imaFlex 2 Dual 100에 연결하는 방법의 예시를 보여줍니다. 샤프트 엔코더는 GPI 그룹 03에 차동(differential) 방식으로 연결됩니다.
Source Devices Expecting External Power Supply for their GPIO#
이 섹션에서는 외부 GPIO 전원 공급 장치를 필요로 하는 샤프트 엔코더를 imaFlex 2 Dual 100에 연결하는 방법의 예시를 보여줍니다.
샤프트 엔코더 공급 핀 연결 외에도 VccIn03을 5VOutIso에, GndIn03을 GndOutIso에 반드시 연결해야 합니다. 이는 프레임 grabber GPI 회로에 전원을 공급하는 데 필요합니다.
Sink Devices Providing Power Supply for their GPIO#
이 장에서는 GPIO 전원 공급 장치를 제공하는 제어 싱크(control sink)를 imaFlex 2 Dual 100에 연결하는 방법의 예시를 보여줍니다.
제어 싱크는 GPO 그룹 03 port[0] 및 port[1]에 차동 방식으로 연결됩니다.
Sink Devices Expecting Power Supply for their GPIO#
이 섹션에서는 외부 GPIO 전원 공급 장치를 필요로 하는 싱크를 imaFlex 2 Dual 100에 연결하는 방법의 예시를 보여줍니다.
제어 싱크는 GPO 그룹 03 port[0] 및 port[1]에 차동 방식으로 연결됩니다.
싱크 전원 공급 핀 연결 외에도 VccOut03을 5VOutIso에, GndOut03을 GndOutIso에 반드시 연결해야 합니다. 이는 프레임 그래버 GPO 회로에 전력을 공급하는 데 필요합니다.
5V 프레임 래버 외부 공급 장치
모든 Basler frame grabber는 외부 GPIO 전원 공급이 필요한 외부 장치를 연결하기 위해 5 V 전원 공급을 제공합니다. 이 5 V는 소스된 모든 GPIO 포트에서 최대 500 mA의 전류를 유지할 수 있습니다.
Trigger Extension Boards#
Trigger extension board는 짧은 지연 시간으로 다양한 작업을 수행하는 데 유용합니다(예:).
- 카메라 제어
- 주변 장치 제어
- 여러 frame grabber 동기화
Basler frame grabber에서 사용할 수 있는 모든 trigger extension board는 다음 기능을 제공합니다.
- 8개의 디지털 입력(IN 0~7)(8개의 싱글 엔드 신호 또는 4개의 차동 신호)
- 8개의 디지털 출력(OUT 0~7).
자세한 내용은 Opto-Coupled Trigger 5 및 TTL Trigger를 참조하십시오.
Applet-Specific Trigger Settings#
애플릿을 사용하여 트리거 확장 보드의 개별 I/O 사용 방식을 구성할 수 있습니다. Configuring the Trigger Options within an Applet 및 사용 중인 특정 애플릿의 설명서를 참조하십시오.
Configuring the Trigger Options within an Applet#
applet의 trigger 구성에는 다음과 같이 액세스할 수 있습니다.
- microDisplay X: GUI를 통해 parameter 값을 trigger할 수 있습니다.
- Framegrabber API: frame grabber를 특정 이미지 처리 응용 프로그램에 통합할 수 있습니다.
trigger 시스템에 대한 요구 사항은 응용 프로그램에 따라 다릅니다.
- Area scan의 경우 하나의 trigger 유형만 필요합니다(frame trigger).
- Line scan의 경우 line trigger(각 line에 대해 trigger 펄스 전송)와 frame trigger의 두 가지 trigger 유형이 필요합니다. Line scan 응용 프로그램에서는 frame trigger가 이미지에 추가되는 line 수를 제어합니다.
사용 가능한 파라미터(및 설정이 미칠 수 있는 영향)에 대한 정보는 사용 중인 애플릿의 설명서를 참조하십시오.