GigE Vision: Der Standard

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1 GigE Vision: Der Standard Rupert Stelz Entwicklung STEMMER IMAGING GmbH Technologie-Tag GigE Vision und GenICam München, 14. September 2006 M E M B E R O F T H E S T E M M E R I M A G I N G G R O U P

2 Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet in der Praxis

3 Datenpaket Ein Datenpaket besteht aus mehreren, ineinander verschachtelten Headern und einer Nutzlast (Payload). Ethernet Header IP Header UDP Header GEV Header Diese Datenpakete werden zwischen PC und Endgerät (Kamera) hin- und hergeschickt. Nutzdaten

4 Kommando Um eine sichere Kommunikation zu gewährleisten, wird für jedes Kommando eine Bestätigung geschickt. Command Acknowledge

5 Stream Viele Datenpakete ergeben ein Bild, das dann vom PC wieder zusammengesetzt wird. P1 P2 P3

6 Mehrere Quellen Ein so genannter Switch sorgt dafür, dass die Datenpakete mehrerer Quellen serialisiert werden.

7 Ist Ethernet nicht genug? Ethernet definiert nur bis zu OSI-Layer 2. Damit sind Verbindungen zwischen zwei Netzknoten definiert, nicht aber zwischen zwei Endpunkten. TCP/IP könnte man für den Kontrollteil verwenden bietet aber für das Streaming nicht die nötige Performance HTTP ist nicht für hohen Datendurchsatz optimiert Um HTTP in der Kamera zu implementieren bräuchte man einen Prozessor, was die Implementierung verteuern würde. HTTP TCP IP GEV UDP Ethernet Physical

8 Historie Beginn der Entwicklung des Standards in Q1/2004 Beteiligung führender Kamera-Hersteller Diverse Treffen/Workshops, bei denen die Details ausgearbeitet wurden Inzwischen verfügbar: Release 1.0 Verwaltung des Standards: AIA (Automated Imaging Association) Pflege des Standards: Die beteiligten Firmen

9 Ziel von GigE Vision Kontrolle Daten / Streaming Performance und Datensicherheit kurze Design In -Zeit / Plug & Play Generische Software

10 Pflichtenheft für GigE Vision Device Discovery IP-Adress-Zuordnung Konfiguration und Steuerung der Kamera Performantes Daten-Streaming Fehlerbehandlung verbindungsorientiert

11 GigE Vision GigE Vision ist: UDP/IP-basiertes Protokoll Bootstrap Register Map GenICam als zentrale Software-Schnittstelle zur Kontrolle der Kamera Wesentliche Vorteile: Kann kostengünstig realisiert werden Ist flexibel und erweiterungsfähig Definiert nicht den Funktionsumfang der Kamera, sondern die Kommunikation zwischen Kamera und PC

12 Einzelteile Das Protokoll Device Discovery und IP-Adress-Zuweisung Control Protocol Message Channel Streaming der Daten Die Bootstrap-Register Die Software Der Treiber GenICam

13 Device Discovery Auflisten der verfügbaren Kameras im LAN Broadcast in das Netz die Kameras antworten zeitversetzt Die Kameras liefern Basisinformationen, wie Hersteller, Modell, etc. Plug & Play

14 Adress-Zuweisung GigE Vision-Geräte kennen in der Regel drei unterschiedliche Arten, eine IP-Adresse zu beziehen: DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) LLA (Linked Local Address) Static IP-Address (Internet Protocol Adress) Usernamen für Kameras

15 Kontrollprotokoll Das Kontrollprotokoll hat zwei grundlegende Aufgaben: Lesen und Schreiben von Registern in der Kamera Realisierung eines Heartbeat-Mechanismus Regelung des Zugriff auf die Kamera Kontrolle der Verbindung zwischen Applikation und Kamera

16 Read Register CMD: ReadReg ACK: Value

17 Message Channel Der Message Channel erlaubt es, asynchrone Nachrichten von der Kamera zum Host zu senden. Digital I/O Fehlermeldungen

18 Streaming der Daten Das Streaming-Protokoll erlaubt es, mit hoher Performance Daten (nicht nur Bilddaten) von der Kamera an den Host zu übertragen. In Verbindung mit dem Kontrollprotokoll erlaubt ein so genannter Packet Resend Mechanismus das erneute Senden von verloren gegangenen Paketen.

19 Bootstrap Register Map Die Bootstrap Registermap definiert ausschließlich Funktion und Addresse von Registern, die für die Kommunikation wichtig sind, wie z.b. IP-Adressen, Heartbeat, Streaming etc. Außerdem werden hier grundlegende Informationen über die Kamera bereit gestellt (z.b. Hersteller, Modell etc.) Es werden damit also keine Machine Vision -bezogenen Kamera-Eigenschaften beschrieben!

20 Weitere Informationen Im Internet Der GigE Vision-Standard steht unter der Schirmherrschaft des AIA (Automated Imaging Assotiation). Informationen zu verwendeten Protokollen wie DHCP oder UDP finden Sie in den RFCs (Request for comments) auf den Seiten der IETF (Internet Engeneering Task Force) Informationen zu Produkten finden Sie bei STEMMER IMAGING

21 GigE Vision: Der Standard Danke für Ihre Aufmerksamkeit!! Rupert Stelz Entwicklung STEMMER IMAGING GmbH Technologie-Tag GigE Vision und GenICam München, 14. September 2006 M E M B E R O F T H E S T E M M E R I M A G I N G G R O U P