CN108521548A - 基于pcie和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置，其包括依次连接的图像采集及PCIE发送模块、同轴远距离传输模块、数字电源模块，所述图像采集及PCIE发送模块包括互相连接的PCIE接口和FPGA，所述同轴远距离传输模块包括用同轴电缆互相连接的芯片max9295A和芯片max9296B，FPGA通过I2C总线连接芯片max9295A，芯片max9296B通过I2C总线连接数字电源模块，每路摄像头分别连接数字电源模块，并通过MIPI接口和I2C接口与芯片max9296B连接。本发明的优点是：一个测试电路能够完成几十个摄像头的同时检测，大幅提升测试效率；模组通过同轴电缆实现摄像头MIPI数据的远距离传输，有效解决了MIPI数据远距离传输的问题，通过由MIPI信号转换为同轴再转MIPI，保障了MIPI信号的完整性。

Description

基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置
技术领域
本发明涉及摄像头的测试技术，具体是一种基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置。
背景技术
在移动通信时代，手机成为了人们生活的必须品，一个手机从五年前的一个摄像头到后来的前后二个摄像头，再到现在的三个摄像头，未来可能会是四个甚至更多。随着全球手机用户的快速增加(即手机数量的增加)，摄像头的需求量可想而知。除手机行业外，车载、安防、无人机等行业的摄像头数量同样指数级增长。另一方面人们对图像画质要求的不断提高，摄像头制造的要求也不断变高，摄像头生产站位也越来越多，如双摄标定、PDAF标定、OIS较准等等。测试卡作为模组测试中必备硬件，对测试的效率起着重要的作用。提升测试的效率有二个办法，一个是提升单个摄像头的测试效率，另一个是让多个摄像头并行同时测试。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置，一个测试电路能够完成几十个摄像头的同时检测，大幅提升测试效率。
按照本发明提供的技术方案，所述基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置包括依次连接的图像采集及PCIE发送模块、同轴远距离传输模块、数字电源模块，所述图像采集及PCIE发送模块包括互相连接的PCIE接口和FPGA，所述同轴远距离传输模块包括用同轴电缆互相连接的芯片max9295A和芯片max9296B，FPGA通过I2C总线连接芯片max9295A，芯片max9296B通过I2C总线连接数字电源模块，每路摄像头分别连接数字电源模块，并通过MIPI接口和I2C接口与芯片max9296B连接。
计算机指令通过PCIE接口传至FPGA，由FPGA对传输数据进行分离得到I2C数据，FPGA按选择的控制时序控制I2C总线，I2C数据通过芯片MAX9295A转换为同轴数据经同轴电缆进行远距离传输，再通过芯片MAX9296B恢复出I2C数据配置数字电源模块和配置摄像头的感光芯片(CMOS Sensor)；当测试开路短路数据时，数字电源模块的对应数据通过I2C通道原路回传至计算机；进行摄像头测试时，摄像头的MIPI接口输出图像数据，通过芯片MAX9296B将图像数据转换为同轴信号，同轴信号经过传输再通过芯片MAX9295转变为MIPI信号，由FPGA接收MIPI信号，并对MIPI信号进行解码，最后通过FPGA的GTX口将数据传至计算机。
进一步的，所述数字电源模块包括连接在电源回路中的多路电流帧测模块、多路数字电压配置模块以及电源开关，所述多路电流帧测模块对每一路电压的电流进行测试，所述电源开关用于测试开路短路。
进一步的，所述FPGA内部包含：I2C控制单元、多个电源控制模块、多个图像解码模块、PCIE发送模块。
进一步的，所述FPGA设有唯一的ID，计算机根据该唯一的ID控制对应的FPGA。
进一步的，所述FPGA采用Xlinx FPGA XCKU035-2FFVA1156E。
进一步的，所述的PCIE接口选用PCIE X16的接口与计算机连接。
本发明的优点是：
1.本发明可支持多达32个MIPI摄像头全速(1.6G/4lane)同时点亮，并通过PCIE接口实时传至PC。
2.模组通过同轴电缆实现摄像头MIPI数据的远距离传输，有效解决了MIPI数据远距离传输的问题，通过由MIPI信号转换为同轴再转MIPI，保障了MIPI信号的完整性。从而实现由PC机中的PCIE卡与摄像头直连，且MIPI的速率支持1.6G/lane。
3.本发明使用了Xlinx FPGA XCKU035-2FFVA1156E，实现了PCIE X16的通信，以及32个摄像头MIPI数据的采集及配置，且可以扩展更多控制功能。
4.本发明拥有唯一的ID，软件支持单板卡多板卡任意数量的产品测试并支持32个模组同时检测，测试软件算法可支持外部任意配置。
附图说明
图1是本发明测试装置的总体架构图。
图2是本发明的电路结构框图。
图3是本发明实施例中max9296B局部电路原理图。
图4是本发明实施例中max9295A局部电路原理图。
图5是本发明实施例中数字电源模块的电路原理图。
图6是本发明实施例中PCIE X16的接口电路原理图。
图7是本发明实施例中FPGA功能模块框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括依次连接的图像采集及PCIE发送模块3、同轴远距离传输模块1、数字电源模块2，所述数字电源模块2为被测摄像头4提供工作电源，并具有电流检测和开路短路(O/S)测试功能。
如图2所示，所述图像采集及PCIE发送模块3包括互相连接的PCIE接口和FPGA(XCKU035)，同轴远距离传输模块1包括用同轴电缆互相连接的芯片max9295A和芯片max9296B，FPGA通过I2C总线连接芯片max9295A，芯片max9296B通过I2C总线连接数字电源模块2，每路摄像头4分别连接数字电源模块2，并通过MIPI接口和I2C接口与芯片max9296B连接。
首先控制命令由PC(计算机)端发起，由PC通过PCIE接口传至FPGA，由FPGA对传输数据进行分离得到I2C数据，I2C通过MAX9295转换为同轴数据进行远距离传输，再通过MAX9296B恢复出I2C数据配置电源和配置摄像头的感光芯片CMOS Sensor。测试开短路数据时，对应数据通过I2C通道原路回传至PC。摄像头的MIPI接口输出图像数据，通过MAX9296B将图像数据转换为同轴信号，同轴信号再通过MAX9295转变为MIPI信号，由FPGA接收MIPI信号，并对MIPI信号进行解码，通过FPGA的GTX口将数据传至PC。
本发明解决了MIPI信号的远距离传输。在模组测试领域，MIPI信号的高频远程传输一直是属于行业的痛点。该方案中有效的解决了MIPI数据远距离传输的问题，通过由MIPI信号转换为同轴再转MIPI，保障了MIPI信号的完整性。该方案中采用了max9296B(DualGMSL to CSI-2 Deserializer)和max9295A(CSI-2 to GMSL Serializer)，局部电路如图3，4所示。I2C通过MAX9296B和MAX9295A实现了远距离传输，进而实现了FPGA通过I2C与数字电源模块的连接。
本发明所述的数字电源模块2包括连接在电源回路中的多路电流帧测模块、多路数字电压配置模块以及电源开关，如图5所示。所述多路电流帧测模块对每一路电压的电流进行测试，电源开关的作用是当测试O/S时影响到模组端测试的O/S。数字电源模块2给摄像头CMOS芯片供电，通过I2C配置数字电源模块2，适用于不同芯片的供电需求。一般的CMOS芯片包含AVDD(模拟电路供电)、DVDD(CPU core电压)、DOVDD(数字电压)，图5便是给这三路电供电的电路，图中显示的是其中一个单元，每种CMOS芯片都是独立供电的。
本发明的模组电源电流检测支持可自由组装式设计，用户可根据模组及电脑特性任意组合测试的模组数量，电源模块和电流检测模块靠近模组，有效控制电源噪声以及电源损耗。
如图6所示，本发明实施例中选用了PCIE X16的接口，保障了高像素产品能实时传输，采用了PCIE x16@3.0接口，总带宽达到16GB/s。PCIE为连接PC最高速的接口，本发明通过同轴电缆解决了多路摄像头信号远距离传至PCIE卡，而行业中其它方案一般为通过USB3.0/USB2.0、万兆以太网方案、LVDS等方案将单个或多个图像数据打包至PC。此方案拥有更好的摄像头扩展性，一方面现阶段该方案可以支持更多路的摄像头同时测试，另一方面随着电脑性能的不断提升，PCIE 4.0,PCIE5.0也将会使得PC与外界间的带宽越来越高。
本发明所述的FPGA设有唯一的ID，上位机根据唯一的ID控制对应的FPGA。实施例中，FPGA上的功能模块设计如图7所示，包含：I2C控制单元、多个电源控制模块、多个图像解码模块、PCIE发送模块。
实施例中使用UltraScaleTM新产品FPGA(Xlinx FPGA XCKU035-2FFVA1156E)，产品可直接接收MIPI 1.6Gbit/lane/s等三电平信号，从而比行业中使用的MIPI转为FPGA可接收的LVDS信号，需要FPGA的管脚数更少，从而也能支持更多的摄像头信号进入FPGA。
本发明的32/16摄像头同时测试功能在上述硬件的基础上还配套有FPGA程序设计，模组的测试需要与之匹配的上位机软件，本发明上位机软件使用QT开发，开发工具版本为qt-opensource-windows-x86-vs2015-5.9。软件支持单板卡多板卡任意数量的产品测试并支持32个模组同时检测，测试软件算法可支持外部任意配置。软件部分在本专利中不进行详述。

Claims (6)

1.基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置，其特征是：包括依次连接的图像采集及PCIE发送模块(3)、同轴远距离传输模块(1)、数字电源模块(2)，所述图像采集及PCIE发送模块(3)包括互相连接的PCIE接口和FPGA，所述同轴远距离传输模块(1)包括用同轴电缆互相连接的芯片max9295A和芯片max9296B，FPGA通过I2C总线连接芯片max9295A，芯片max9296B通过I2C总线连接数字电源模块(2)，每路摄像头(4)分别连接数字电源模块(2)，并通过MIPI接口和I2C接口与芯片max9296B连接；
计算机指令通过PCIE接口传至FPGA，由FPGA对传输数据进行分离得到I2C数据，FPGA按选择的控制时序控制I2C总线，I2C数据通过芯片MAX9295A转换为同轴数据经同轴电缆进行远距离传输，再通过芯片MAX9296B恢复出I2C数据配置数字电源模块(2)和配置摄像头的感光芯片；当测试开路短路数据时，数字电源模块(2)的对应数据通过I2C通道原路回传至计算机；进行摄像头测试时，摄像头(4)的MIPI接口输出图像数据，通过芯片MAX9296B将图像数据转换为同轴信号，同轴信号经过传输再通过芯片MAX9295转变为MIPI信号，由FPGA接收MIPI信号，并对MIPI信号进行解码，最后通过FPGA的GTX口将数据传至计算机。
2.如权利要求1所述的基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置，其特征是，所述数字电源模块(2)包括连接在电源回路中的多路电流帧测模块、多路数字电压配置模块以及电源开关，所述多路电流帧测模块对每一路电压的电流进行测试，所述电源开关用于测试开路短路。
3.如权利要求1所述的基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置，其特征是，所述FPGA内部包含：I2C控制单元、多个电源控制模块、多个图像解码模块、PCIE发送模块。
4.如权利要求1所述的基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置，其特征是，所述FPGA设有唯一的ID，计算机根据该唯一的ID控制对应的FPGA。
5.如权利要求1所述的基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置，其特征是，所述FPGA采用Xlinx FPGA XCKU035-2FFVA1156E。
6.如权利要求1所述的基于PCIE和摄像头同轴传输技术的多摄像头同测装置，其特征是，所述的PCIE接口选用PCIE X16的接口与计算机连接。
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