企业官网建设流程全解析

昨天聊完黑白还是彩色，结尾说下一步该盯接口和带宽。先补一句：彩色相机要是在机内直接转成 RGB 再往外送，数据量比原始 Bayer 一下翻三倍。这事在现场可不是纸上谈兵。

去年调一台四工位的外观机，四台 500 万黑白相机，客户图省事全插在一台小交换机上，交换机再用一根网线进工控机。单独开哪一台都好好的，四台一起触发，图像要么缺一截、要么直接报丢帧。电工怀疑网线，换了三轮；软件怀疑驱动，重装两遍。后来拿计算器一算，四台加起来的数据量是那根网线能扛的三倍多，神仙也传不过去。

相机接口这件事，规格书上就几个缩写，选错了后面全是坑。这篇把四种常见接口的带宽、线长、CPU 占用一起摆出来，再讲多相机组网和我自己的选型套路。

四种接口，先看能跑多少数据

带宽的单位先统一一下。接口标称一般用 bit/s，图像数据量习惯用 Byte/s，换算就是除以 8：

BWMB/s=BWMbps8 \mathrm{BW_{MB/s}} = \frac{\mathrm{BW_{Mbps}}}{8}BWMB/s​=8BWMbps​​

GigE（千兆网口）：标称 1000 Mbps，除以 8 是 125 MB/s。这是理论值，扣掉以太网帧头、IP/UDP 包头、GigE Vision 协议包头，再加上重发和间隔，实际稳定传图我一般按 100～110 MB/s 估。这是工程估算，不是标准里写的数，网卡、交换机、巨帧开没开都会让它上下浮动。

USB3（5 Gbps 那一档）：标称 5 Gbps 是线路速率，物理层 8b/10b 编码先吃掉两成，剩 4 Gbps 也就是 500 MB/s，再扣协议开销，实际视觉载荷我按 350～400 MB/s 估，同样是经验值。主板 USB 控制器的质量差别很大，这个数在不同工控机上能差出一截。

Camera Link：要配采集卡。Base 配置是 85 MHz 时钟、24 位并行，算下来 255 MB/s；Medium 翻倍到 510 MB/s，Full 是 64 位，680 MB/s。数据走专用线，几乎不占 CPU，时序也很稳，老项目、线扫项目里还常见。

CoaXPress（简称 CXP）：同样要配采集卡，走同轴线。CXP-6 单根线速 6.25 Gbps，扣掉 8b/10b 编码后单根大约 625 MB/s，四根并起来就是 2500 MB/s 量级。更高档的 CXP-12 单根还能再翻倍。高速线扫、大面阵高帧率，基本是它的地盘。

线缆长度和 CPU 占用，往往比带宽更早卡你

带宽够了不代表能用。我见过不少项目到头来是被线长和 CPU 卡死的。

线长这块，GigE 是网线，标准能到 100 米，机台大、相机离电柜远，几乎只能选它。USB3 无源线 3 米左右最稳，超过 5 米就得上有源线或光纤线，拖链里反复弯折更容易出问题。Camera Link 线粗、贵，85 MHz 下一般 10 米以内，Full 配置还要更短。CXP 走同轴，CXP-6 单根三四十米很常见，还能通过同轴线给相机供电，布线反而省心。

CPU 占用这块，GigE 是最吃 CPU 的：图像被拆成成千上万个小网络包，每个包都要网卡和驱动处理，不装厂家的过滤驱动、不开巨帧，CPU 能被中断吃掉一大块。USB3 走 DMA，好一些，但工控机 USB 口是共享控制器的，插多了会互相抢。Camera Link 和 CXP 都是采集卡直接把整帧 DMA 到内存，CPU 基本闲着，代价是多一张卡的钱和一个 PCIe 槽。

经验一：选 GigE 之前先问清楚工控机网卡是什么芯片、有没有独立网口。主板自带的单网口还要兼顾上位机通讯，拿来跑相机，迟早出事。

经验二：USB3 相机在现场最怕的是线。有一次调试好好的，设备一跑起来就断，查了半天是拖链里线芯被反复弯折，接触时好时坏。后来我的习惯是 USB3 只用在相机不动、线短的场合，线一律带锁紧螺丝。

多相机组网：带宽是加起来算的

回到开头那台四工位机。单台 500 万像素是 2448×2048，8 位黑白，每帧 5013504 字节。客户要每台 20 帧：

BW1=2448×2048×20×1≈100.27 MB/s \mathrm{BW_{1}} = 2448 \times 2048 \times 20 \times 1 \approx 100.27\ \mathrm{MB/s}BW1​=2448×2048×20×1≈100.27MB/s

一台就差不多把一个 GigE 口吃满了。四台汇到交换机，再用一根千兆上联进工控机：

BW4=4×100.27≈401.08 MB/s \mathrm{BW_{4}} = 4 \times 100.27 \approx 401.08\ \mathrm{MB/s}BW4​=4×100.27≈401.08MB/s

按 110 MB/s 算，是上联能力的 3.6 倍多。四台同时触发时数据又是同一瞬间涌过来的，交换机缓存一满，直接扔包。后来改成工控机插一张四口千兆网卡，每台相机独占一个口，问题当天就没了。

多相机组网我一般注意这几件事：

• 一台相机一个网口，别让多台共享一根千兆上联；非要过交换机，上联得是万兆。
• 多台同时硬触发时，开相机的包间隔或帧延时设置，把数据错开一点，别让它们同时砸进网卡。
• USB3 多相机要看清楚是不是同一个主控芯片，四个口挂在一个控制器上，也就 350～400 MB/s 大家分。
• PoE 供电要算交换机或网卡的总功率预算，相机多了，有时候会出现个别相机反复重启。

我自己选接口的三步

我不太爱看那种一大张对比表，现场其实就三个问题。

第一个问题：单台相机要多少带宽。按分辨率×帧率×每像素字节算出来，100 MB/s 以内 GigE 基本够；100 到 350 MB/s 之间，看 USB3 或者 2.5G/5G/10G 的网口相机；再往上，或者是高速线扫，就直接考虑 CXP，老产线有现成采集卡的也可以继续用 Camera Link。

第二个问题：相机离工控机多远。超过 5 米，USB3 基本出局；超过 10 米，Camera Link 也出局；剩下 GigE 和 CXP。几十米以上还要高带宽，CXP 或者光纤方案。

第三个问题：一台工控机挂几台相机。相机多、单台带宽不高，GigE 加多口网卡最省事，也最容易维护；相机少但每台都很快，用采集卡把 CPU 腾出来做算法更划算。

三步走完，一般就剩一两个选项，再看预算和现场维护人员熟不熟。我自己做的项目，七八成到头来都落在 GigE 上——不是它最快，是它线长、好买、好换、电工也会接。

接口定了，下一步就得精确算账：分辨率、帧率、位深乘起来，带宽到底够不够，ROI 和 Binning 怎么帮你把帧率拉上去，GigE 又为什么老丢帧。

下篇聊相机帧率与带宽计算：分辨率×帧率×位深，带宽到底够不够，顺带把 GigE 丢帧的常见原因捋一遍。