FPGA的GigE Vision IP相机图像采集方案设计，转换为千兆UDP，支持10G MAC

1 概述

        GigE Vision是一个比较复杂的协议，要在FPGA中完全实现具有较大的难度。如果FPGA作为接收端希望实现GigE Vision相机的配置和图像采集功能，则只需要实现其中小部分功能即可。本文对原有GigE Vision协议的结构进行了裁剪，仅保留设备搜索、寄存器配置和图像采集三个主要功能。并在FPGA中成功实现了对Basler GIGE相机的配置和图像实时采集。

2 GigE Vision协议

        GigE Vision协议包含GVCP（GigE Vision Control Protocol）和GVSP（GigE Vision Streaming Protocol）两部分。其中，GVCP负责对相机进行配置，GVSP负责控制图像数据的传输。

2.1 GVCP协议

    GVCP协议规定了应用程序通过以太网配置和控制外部设备的准则，设备的配置过程采用了指令（CMD）和应答（ACK）的方式。以外部主机和相机为例，首先，主机通过以太网向相机发送指令包，然后等待相机返回当前指令的应答包；相机接收到指令包后执行相应的操作，而后向主机返回应答包。主机收到应答包后，根据应答包中的状态信息判断指令是否执行成功，若执行成功则继续发送下一个指令包，否则重新发送当前指令包。该方式弥补了UDP协议面向无连接的缺点，保证了数据传输的完整性和可靠性。

    GVCP包含两种格式的数据包：指令包和应答包，指令包首部为：

        在指令包首部中，0x42为GVCP指令包的固定字段，flag字段包含了不同指令的特定信息，command字段代表指令的类型，length字段代表指令包中除首部外，载荷数据的长度（单位：字节），req_id代表指令包的序号。

3结构框架

前面提到完全用FPGA纯逻辑GigE Vision是比较困难的，本方案主要采用cpu和PL逻辑搭配的方式实现协议的转换
最终将GigE Vision协议的相机数据转换为UDP协议数据，PC可以通过接收普通UDP数据，同时IP支持SPI接口和I2C接口对相机参数进行二次配置;
其中BUFFER需要借助片外DDR作为大容量缓存

支持GigE Vison Specification version 1.x/2.x协议

同时为了适应高分辨率的图像数据，最终只需要替换GMAC为10/25 Gbps Ethernet MAC即可，增加系统的灵活性

C代码部分可以提供静态库函数