圖像采集卡是連接圖像源與處理系統的 “信號橋梁”，主要功能是將攝像機、攝像頭等設備輸出的模擬或數字信號轉化為計算機可識別的數字圖像數據，實現實時采集、傳輸與預處理。在機器視覺、醫療影像等場景中，它直接決定圖像數據的保真度與傳輸效率，與嵌入式主板的算力形成 “采集 - 處理” 協同閉環 —— 例如工業檢測系統中，采集卡負責將相機信號數字化，嵌入式主板搭載的 AI 算法則同步進行缺陷識別。

（二）主流分類維度

按接口形式：PCI-E 接口占比較高，如四路采集卡 T550E 采用 PCI-E 總線，傳輸速率達 250MB/s，可匹配嵌入式主板的高速擴展槽；外置 USB 采集卡則適合便攜式設備，無需占用主板插槽資源。

按功能側重：硬壓卡內置專業應用壓縮芯片，如支持 H.264 實時壓縮，降低嵌入式主板的 CPU 負載；軟壓卡依賴主板處理器進行數據壓縮，成本更低但功耗較高。

輸入模塊：配備 BNC、HDMI、CameraLink 等接口，針對不同圖像源優化 —— 如醫療影像設備常用 DVI 接口，工業相機多采用 CameraLink 接口；部分好的型號集成多路開關，可接入 8 路以上信號并切換采集。

處理模塊：主要為 ADC 轉換器與預處理芯片，ADC 位數決定灰度精度（8 位支持 256 級灰度，12 位可滿足醫療級精細需求），預處理芯片負責降噪、白平衡調節，減少嵌入式主板的后期處理壓力。

傳輸模塊：通過 PCI-E、USB 等接口與主板通信，PCI-E 3.0 接口理論帶寬達 8GB/s，可滿足 4K@60fps 圖像的實時傳輸，避免數據擁堵導致的丟幀。

分辨率與幀率：分辨率決定圖像細節，工業檢測需支持 1920×1080 以上，顯微成像則需 64K×64K 超高分辨率；幀率影響動態捕捉能力，交通監控需 30fps 以上避免拖影，靜態檢測可低至 1fps 降低功耗。

傳輸速率與接口：CameraLink 接口速率達 6.8GB/s，適配高速線陣相機；USB3.0 接口速率 5Gbps，適合便攜式設備，需與嵌入式主板的接口類型匹配（如 COM Express 主板的 PCI-E 擴展口）。

信號兼容性：需匹配圖像源的輸出格式，如模擬相機需支持 PAL/NTSC 制式，數字相機需兼容 LVDS 或 IEEE1394 協議；彩色采集需支持 RGB8-8-8 格式，黑白圖像則可選用 12 位灰度格式提升精度。

預處理能力：硬件降噪、圖像疊加等功能可減少主板算力消耗，如監控采集卡的移動偵測預處理，只傳輸異常區域數據，降低帶寬占用。

環境適應性：工業場景需選寬溫型號（-40℃~85℃），醫療設備需符合 FDA 認證，與嵌入式主板的工業級標準保持一致。

場景需求錨定：明確主要訴求 —— 機器視覺重分辨率與實時性，需選 CameraLink 接口硬壓卡；直播場景重壓縮效率，優先支持 H.265 的 PCI-E 采集卡。

主板適配校驗：確認主板接口類型（如 PCI-E 4.0 是否兼容）、供電能力（高功耗采集卡需單獨供電）及驅動支持（Linux 系統需廠商提供定制 BSP 包）。

成本平衡策略：非高精場景無需追求好的參數，如安防監控用 4 路模擬采集卡成本只為數字卡的 1/3；長期項目需鎖定主要芯片供貨周期，避免與嵌入式主板同步停產。

常見誤區規避：①盲目追求高分辨率，導致數據量過大堵塞主板總線；②忽略驅動兼容性，如 Windows 系統采集卡無法適配嵌入式 Linux 主板；③跳過聯合測試，采集卡與主板接口**導致圖像失真。

三、維護升級與故障排查

硬件層面：定期清潔采集卡金手指與主板插槽，避免接觸不良；工業場景每季度檢查散熱片，溫度超過 60℃需清理灰塵，與嵌入式主板的散熱維護同步進行。

軟件層面：每月更新驅動程序，修復兼容性問題；監控系統需定期備份采集卡配置參數，避免主板重啟后丟失設置。

狀態監測：通過主板系統日志查看采集卡傳輸速率與錯誤碼，若出現丟幀需排查總線帶寬占用，可降低分辨率或關閉非必要預處理功能。

硬件升級：模塊化采集卡可直接更換主要模組，如將 PCI-E 3.0 采集卡升級為 4.0 版本，適配新型嵌入式主板的高速接口；接口不兼容時可通過轉接卡過渡，如 USB3.0 轉 CameraLink 轉接器。

軟件升級：更新固件支持新圖像格式，如升級采集卡支持 4K@120fps，配合主板算力提升實現超高清采集；優化驅動程序減少與主板的資源**，如調整中斷請求（IRQ）避免與網卡**。

典型故障排查：

無圖像輸出：先檢查采集卡與主板插槽連接，再替換同型號卡驗證，排除硬件故障；若驅動報錯，需重新安裝適配主板系統的版本。

圖像丟幀：用示波器檢測主板總線速率，若帶寬不足需關閉其他外設；采集卡幀率設置過高時，降低至與主板處理能力匹配（如從 60fps 降至 30fps）。

色彩失真：在采集卡配置工具中校準白平衡，若無效需檢查信號線纜屏蔽性，工業場景可更換帶屏蔽層的 CameraLink 線纜減少干擾。

接口高速化：PCI-E 5.0 采集卡逐漸普及，傳輸速率達 32GB/s，可支持 8K@120fps 超高清采集，匹配嵌入式主板的高速擴展能力。

AI 深度融合：集成 NPU 的智能采集卡出現，如搭載 2TOPS 算力模塊，可先進行目標檢測預處理，只傳輸關鍵數據至主板，降低協同負載。

形態模塊化：可插拔 COM Express 采集模組推出，與嵌入式主板的模組化設計呼應，實現 “按需組合”，縮短設備開發周期。

綠色低功耗：采用 7nm 制程芯片，將采集卡功耗從 15W 降至 5W 以下，適配太陽能供電的戶外嵌入式系統，如智能農業圖像監測設備。