[인터페이스] CoaXPress 인터페이스 소개

이미 머신 비전 카메라를 사용한 분들이라면 Camera Link나 GigE 인터페이스는 많이 사용해보셨을 거라 생각합니다.

그리고 이 두 인터페이스가 현재 많이 사용되고 있지요.

이제 차세대 인터페이스로 CoaXPress(CXP)가 두각을 나타내고 있습니다.

사실 CXP 인터페이스는 2008년 처음 소개되어 2011년 공식 표준으로 승인된 이후, 

지금까지 꾸준히 개발되어 왔지만 아직도 많이 사용되지는 않고 있습니다.

아직도 대부분의 사용자들이 개발 장비에서 안정성을 검증하는 단계로 보여지고 있습니다.
(사실 이미 검증이 끝나 CXP 장비를 적용 중인 업체들도 있습니다.)

자, 그럼 CXP 인터페이스에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 케이블

<CXP-6 Cable>

케이블의 특징을 정리해보았습니다.

① 표준 동축 케이블(Standard coaxial cable)을 사용한다.

② 하나의 케이블에서 의 기능이 수행된다.

    a) 데이터 전송(Data transfer)

    b) 카메라 제어(Camera control)

    c) 전원 공급(Power)

    d) 트리거링(Triggering)

③ 최대 100m까지 사용할 수 있다

④ 낮은 지연(Low-latency)으로 빠른 트리거링이 가능하다.

⑤ 하나의 케이블을 통해 12.5Gbps의 높은 데이터 전송이 가능하다.

⑥ CXP 케이블 표준에 따라 대역폭과 사용 가능한 길이가 달라진다.

명칭	Bit Rate	최대 길이
CXP-1	1.25 Gbps	up to 212 m
CXP-2	2.5 Gbps	up to 185 m
CXP-3	3.125 Gbps	up to 169 m
CXP-5	5 Gbps	up to 102 m
CXP-6	6.25 Gbps	up to 68 m
CXP-12	12.5 Gbps	up to 30 m

<출처: 위키피디아>

⑦ 컨넥터는 BNC(또는 Micro-BNC)와 DIN 타입 두 종류가 있다.

    

<BNC / Micro-BNC / DIN Connector, 출처: Adimec>

2. 프레임 그래버(Frame grabber)

대표적인 산업용 CXP 인터페이스 보드로는 Euresys사의 Coaxlink Series가 있습니다.

<Euresys Coaxlink Frame grabbers>

물론 Matrox, AvalData, Active Silicon 등의 제조사도 CXP 보드를 제공합니다만, 

개인적인 생각으로는(경험적으로 보았을 때) 안정성과 편리성, 디버깅면에서 Euresys 제품이 가장 우수하다고 생각합니다.

Euresys 보드는 PCIe 배속 및 버전(Generation)에 따라 종류가 나뉘어집니다.
(목적에 따라서 종류가 더 있지만, 나중에 Euresys Coaxlink Frame Grabber에 대해 따로 다루도록 하겠습니다.)

① 1채널 보드: PCIe x4 Gen 2.0

② 2채널 보드: PCIe x4 Gen 2.0

③ 4채널 보드: PCIe x4 Gen 2.0 or Gen 3.0

④ 8채널 보드: PCIe Gen 3.0 x4 or x8

그림을 보면 알 수 있듯이 최소 1대의 카메라부터 최대 8대의 카메라를 연결할 수 있습니다.

PCIe x8이면서 Gen 3.0으로 대역폭이 더욱 증가하여 많은 양의 데이터 전송이 가능합니다.

규격	대역폭
PCIe Gen 2.0 x4	1,700 MB/s
PCIe Gen 3.0 x4	3,350 MB/s
PCIe Gen 3.0 x8	6,700 MB/s

제조사마다 PCIe 배속 및 버전이 다르며, 카메라 혹은 케이블의 연결 수에 따라 보드 종류가 나뉘어집니다.

하지만 위에서 설명한 PCIe 배속과 버전은 공통적으로 중요한 내용이니 참고해주세요.

3. 카메라

CXP 인터페이스 프레임 그래버가 존재한다는 것은 CXP 인터페이스 카메라도 있다는 얘기겠죠?

CXP 카메라의 컨넥터는 보드와 마찬가지로 BNC 또는 DIN 타입이 있습니다.

  
<Sentech CXP 카메라, 출처: Omron Sentech>

  
<JAI CXP 카메라, 출처: JAI>

위 예시의 카메라들은 CXP 컨넥터 4개가 보입니다.

모든 컨넥터에 보드와 케이블로 연결하여 사용하면 최대 속도의 출력을 낼 수 있습니다.

만약 1개의 케이블만 연결한다면 성능은 약 4분의 1로 줄어듭니다.

사용해보신 분들은 아시겠지만, 마치 GigE 카메라를 다루는 것과 비슷합니다.

그래서 GigE 카메라 경험이 있다면, CXP 카메라를 사용하는데 친숙한 느낌이 들거라 생각합니다.

이 외에 'CXP 인터페이스의 카메라'라고 해서 특별히 소개할 내용은 없어 보입니다.

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여기까지 CXP 인터페이스의 케이블, 프레임 그래버, 카메라에 대해 소개를 했는데요.

어찌보면 당연하지만 차세대 인터페이스이므로 기존 인터페이스보다 대역폭 및 케이블 길이가 월등히 높습니다.

하지만 그만큼 투자 비용도 높아지겠죠?

그렇지만 요즘의 머신 비전 트랜드는 Area-scan 보다는 Line-scan의 비중이 높아지고 있습니다.

Line-scan 카메라의 더욱더 빨라진 Line-rate와 높은 해상도(16K), 더 많아진 스캔 영역으로 인해 그만큼 더 높은 대역폭이 요구됩니다.

그래서 앞으로 CXP 인터페이스가 기대되는 것이 그 이유 중의 하나라 생각됩니다.