Aval Global的高速分流處理解決方案

1.分流處理的必要性當(dāng)前，隨著各個領(lǐng)域檢測的技術(shù)和需求飛速發(fā)展，檢測設(shè)備中的相機(jī)分辨率和幀率也在不斷提高。例如在機(jī)器視覺領(lǐng)域，四五百萬像素的相機(jī)在十余年前屬于高分辨率，可以滿足大多數(shù)的需求，但如今一億像素的相機(jī)不在少數(shù)。與此同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)傳輸量的增加，高速數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的發(fā)展。當(dāng)前最新的CoaXPress-12標(biāo)準(zhǔn)接口可以實(shí)現(xiàn)最高50Gbps的數(shù)據(jù)傳輸，如此大的圖像數(shù)據(jù)處理會給CPU帶來比較大的負(fù)擔(dān)，可能會導(dǎo)致CPU過熱使得處理時(shí)間延長。因此我們會使用數(shù)據(jù)并行處理或分流處理的方式來減少CPU的負(fù)荷。兩種方式中，并行處理需要對架構(gòu)有較深的理解并且算法處理比較難，而分流處理的方式可以直接從硬件層面上執(zhí)行并且對算法處理的要求不高，對用戶比較友好。因此為了處理大容量高速數(shù)據(jù)，AvalGlobal研發(fā)了多種數(shù)據(jù)分流處理方案以應(yīng)對不同的場景。下面介紹一下三種不同的分流處理方案。

2.AvalGlobal的分流處理方案AvalGlobal可以提供三種不同的解決方案。分別是：1.通過光纖通信進(jìn)行數(shù)據(jù)分流的GiGA板卡；2.CXP-6標(biāo)準(zhǔn)接口相機(jī)數(shù)據(jù)分流器；3.搭載了圖像分流功能的CXP-12標(biāo)準(zhǔn)接口采集卡。這三種方案都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分流，但各自有不同的應(yīng)用場景和特點(diǎn)，以下分別進(jìn)行說明。2-1GiGAboard

GiGA板卡采用了特有的硬件通信協(xié)議并使用光纖分流數(shù)據(jù)，具有可遠(yuǎn)距離傳輸和抗噪性強(qiáng)的特點(diǎn)。應(yīng)用時(shí)需要將GiGA板卡安裝在各個數(shù)據(jù)分流的電腦上，如果是進(jìn)行圖像處理的話則只需要在指定的主電腦上安裝圖像采集卡(FrameGrabber)。這個方案的優(yōu)勢在于最多可以支持將數(shù)據(jù)分流并連接到128臺電腦(連接數(shù)根據(jù)型號不同)。GiGA板卡提供了數(shù)據(jù)完整性自檢功能，用戶無需在應(yīng)用層面進(jìn)行相應(yīng)的檢查。產(chǎn)品采用板上內(nèi)存間的通信方式，在通信側(cè)對電腦CPU的負(fù)擔(dān)極低，同時(shí)可以傳輸電腦上能夠使用的所有類型的數(shù)據(jù)。此外，與其他分流處理方案不同的是，該產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，因此在一些特定的應(yīng)用環(huán)境下，用戶不僅可以將數(shù)據(jù)從主電腦進(jìn)行分流處理，也可以將所有節(jié)點(diǎn)電腦的數(shù)據(jù)匯總到主電腦集中處理，即可以采用多種方式在所有節(jié)點(diǎn)間傳輸數(shù)據(jù)。AvalGlobal的GiGA板卡產(chǎn)品根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)帶寬分為多種型號。當(dāng)前有最高可達(dá)200Gbps傳輸速度的新型號產(chǎn)品研發(fā)完成即將上市，其他型號則覆蓋了2Gbps到80Gbps的帶寬范圍，用戶可以根據(jù)應(yīng)用場景來選擇適合的型號。2-2CXP-6Splitter

接下來是CXP-6分流器，AvalGlobal提供的一種市面上非常少見的定位的產(chǎn)品，專用于AvalGlobalCXP-6標(biāo)準(zhǔn)接口的APX-3664圖像采集卡，可以將CXP-6標(biāo)準(zhǔn)接口相機(jī)接受的圖像分流到4臺電腦進(jìn)行處理。這種分流器和GiGA板卡不同之處在于，它是一種單方向通信方式，且只能傳輸圖像格式的數(shù)據(jù)。在一些特殊的場景下，例如：所有的電腦同時(shí)進(jìn)行拍攝或有其他特殊的控制需求時(shí)，需要定制相應(yīng)的通信方案。2-3CXP-12DataforwardingBoard

最后是可以將CXP-12接口相機(jī)的圖像分流到其他數(shù)據(jù)采集卡的CXP-12圖像分流采集板卡(DataForwadingBoard)。板卡有4路輸入和4路輸出，最多支持15臺板卡的連接架構(gòu)。采用了最新的CXP-12接口，與之前的CXP-6分流器相具有更快的傳輸速度并且可以向下兼容CXP-6和CCXP-3接口相機(jī)。在架構(gòu)上，只需要連接圖像采集板卡，因此對于用戶來說非常容易搭建應(yīng)用場景。在數(shù)據(jù)傳輸上該板卡產(chǎn)品與CXP-6分流器相同，只進(jìn)行單向通信。板卡可對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)或交替分流處理。3.總結(jié)最后對三種產(chǎn)品進(jìn)行匯總比較：①接口GiGA板卡采用光纖通信接口，另外兩種分別采用CXP-6和CXP-12接口。②最大傳輸速度從快到慢依次是：GiGA板卡(200Gbps),CXP-12數(shù)據(jù)分流采集卡(50Gbps),CXP-6分流器(25Gbps)③延遲GiGA板卡和CXP-12數(shù)據(jù)分流采集卡采用的是菊花鏈方式(GiGAChannel和CXP-12數(shù)據(jù)分流采集卡)或點(diǎn)對點(diǎn)方式(GiGAConnection)在節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信，因此根據(jù)連接的架構(gòu)會產(chǎn)生固定的系統(tǒng)延遲，該延遲可以根據(jù)搭建的環(huán)境進(jìn)行計(jì)算得出。而CXP-6分流器采用數(shù)據(jù)一路輸入4路輸出的設(shè)計(jì)在硬件層面分流數(shù)據(jù)，具有三種方案種最低的約1μs的延遲。

④節(jié)點(diǎn)間通信GiGA板卡支持雙向通信，其他產(chǎn)品則只進(jìn)行單向通信，如果需要把分流處理后的數(shù)據(jù)傳輸至主電腦或進(jìn)行其他二次傳輸?shù)臅r(shí)候應(yīng)該使用GiGA板卡。⑤連接節(jié)點(diǎn)數(shù)量GiGA板卡最多可連接128臺(根據(jù)型號而異)，CXP-6分流器最多可連接4臺，CXP-12數(shù)據(jù)分流采集卡最多可連接15臺。⑥線纜長度GiGA板卡使用光纖通信，可以達(dá)到300m的線纜長度，具有遠(yuǎn)距傳輸和抗噪性的優(yōu)勢。CXP-6分流器和CXP-12數(shù)據(jù)分流采集卡的線纜長度根據(jù)使用環(huán)境會有差異