面对日益增加的相机分辨率和帧率，传统的 Camera Link 的最高配置尽管将数据传输带宽拓展到6.8Gb/s, 但是仍然无法满足高速数据传输的需求。例如在近年发展迅速的3D检测行业中，相机的分辨率多在1000万像素以上，重构运动物体的采集帧率多在180帧/秒以上。以1000万像素， 180帧/s， 8位像素计算， 所需传输带宽为 14.4Gb/s,  这远超Camera Link协议所能传输的数据带宽。 随着图像传感器制造工艺的进步，更多高速传感器已能提供高达40Gb/s的数据速率， 这对相机和采集卡之间的通信带宽提出来更高的要求。此外，Camera Link使用基于铜缆的传输介质，随着线缆长度的增加会造成信号质量的衰减。这限制了相机和采集卡之间的最大电缆长度， 在很多实际应用中，造成了施工布线困难。

为解决上述提出的Camera Link的带宽和距离瓶颈，同时又能继承Camera Link协议简单，接口信号定义已被广泛采用的优点， FalconVision推出了采用和Camera Link相同的接口信号定义的新协议： 虚拟Camera Link （Virtual Camera Link, VCL）。之所以称之为虚拟Camera Link， 是因为VCL虽然使用了和Camera Link相同的用户接口信号定义，但是底层不再使用基于铜缆的传输介质，而是采用基于光纤的多路万兆通信协议。 根据不同的带宽需求， 最高传输带宽可达80Gb/s，通信距离也可以扩展到40km。

对于熟悉传统工业相机和采集设备的工程师，由于接口信号和广泛应用的Camera Link相同，因此无需了解底层复杂的通信协议，便可以从现有设计平滑过渡到支持更高带宽和高远传输距离的VCL协议， 极大的降低了系统升级难度。同时， 采用VCL设计的相机可以和任何FalconVision系列图像采集卡对接，使用FalconVision SDK提供的丰富功能，完成高速可靠的图像采集和相机管理。

VCL继承了传统Camera Link易用的特性，同时解决了传统Camera Link传输带宽低距离近的确定， 将最高传输带宽提升至80Gbps， 最远传输距离扩展至40km。可以和任何FalconVision系列图像采集卡对接，使用FalconVision SDK提供的丰富功能，完成高速可靠的图像采集和相机管理。

VCL支持多种FPGA系列， 包括：

通过高度优化的设计， VCL在实现高性能的同时也将系统资源的占用率控制在很小的规模。下面是VCL在几款典型FPGA上的系统占用率。

传输速率 20Gbps， 图像数据接口 8bits/Pixel * 32Pixels， Xilinx Kintex-7 Device (XC7K325T-2FFG676)

传输速率 40Gbps， 图像数据接口 10bits/Pixel * 64Pixels， Xilinx Kintex-7 Device (XC7K325T-2FFG676)

传输速率 40Gbps， 图像数据接口 10bits/Pixel * 64Pixels， Xilinx Kintex UltraScale Device (XCKU040-2FFVA1156)

参考设计提供了一个基于FalconVision VCL 的超高速相机图像传输，采集，预览和管理系统，用于超高速相机与PC主机之间高带宽的可靠数据通信。系统架构如上图所示。本参考设计主要包括两部分，一部分运行于主机端，主要实现如下功能：

• 初始化图像采集卡，连接和管理相机;

• 实时采集相机端通过多路万兆光纤发送的高分辨率高帧率图像，进行必要的图像处理和缩放后进行预览显示;

• 周期性通过虚拟串口向相机发送控制信息;

• 接收相机通过虚拟串口发送控制信息，并通过终端打印输出；

• 周期性通过虚拟Camera Control接口向相机发送控制信号；

• 周期性访问相机端的扩展寄存器。

另一部分运行于相机端的FPGA平台。 在FPGA端，软件集成了高性能FPGA芯片的GTX/GTH高速收发器和FalconVision VCL IP核， 此外还包含嵌入式处理器、图像模拟生成、相机控制(CC)信号驱动LED、扩展寄存器访问、万兆以太网通信等功能模块。

• 嵌入式处理器： 用于管理和配置FPGA内其他功能模块， 同时通过VCL的虚拟串口实现和主机端相机管理程序的控制信息通信。

• 图像生成器：生成符合Camera Link协议规范的图像数据，包括Camera Link定义的同步信号。

• LED控制器：根据相机控制信号(CC)的电平状态，驱动板载LED。

• 扩展寄存器：实现VCL可访问的扩展寄存器，可用于相机行为控制。