CN108924548A - 基于光纤传输技术的多摄像头测试装置 - Google Patents

基于光纤传输技术的多摄像头测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，包括光模块及图像采集卡，所述光模块用以连接计算机以太网卡，所述图像采集卡与所述光模块电性连接，用以连接待测多摄像头元件，以采集图像数据，并将所述图像采集信号通过光模块传输至计算机以太网卡，上述多摄像头测试装置使用了GTX口对CPHY数据进行超高速采集，双接口支持CPHY和DPHY的兼容，支持多路摄像头的同时测试，支持了图像光纤传输，传输效率高。

Description

基于光纤传输技术的多摄像头测试装置
技术领域
本发明涉及摄像头测试领域，特别是涉及一种基于光纤传输技术的多摄像头测试装置。
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。
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。由于人们对图像传输帧率的需求、图像像素的追求不断提升，原来的DPHY已无法满足图像数据传输的需求，因此MIPI联盟引入了拥有传输效率更高的CPHY协议，然而CPHY采用了三线差分的方式，传输效率为使用二线制差分DPHY传输效率的2.28倍，测试效率也已无法满足目前市场的要求。
发明内容
基于此，有必要针对摄像头测试效率较低的技术问题，提供一种能够达到高测试效率的多摄像头测试装置。
一种基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，包括光模块及图像采集卡，所述光模块用以连接计算机以太网卡，所述图像采集卡与所述光模块电性连接，用以连接待测多摄像头元件，以采集图像数据，并将所述图像采集信号通过光模块传输至计算机以太网卡，其中，所述图像采集卡包括：
CPHY信号处理模块，具有LVDS接口，所述CPHY信号处理模块通过LVDS接口接收所述图像数据对应的CPHY数据信号；
DPHY信号处理模块，具有GTX接口，所述DPHY信号处理模块通过GTX接口接收所述图像数据对应的DPHY数据信号；
CPHY-DPHY开关切换电路，与所述CPHY信号处理模块及DPHY信号处理模块电性连接，用以切换所述CPHY信号处理模块或DPHY信号处理模块工作；
图像缓存模块，与所述CPHY信号处理模块及DPHY信号处理模块电性连接，用以缓存所述CPHY数据信号及DPHY数据信号；
图像处理模块，与图像缓存模块电性连接，用以对所述图像缓存模块所缓存的图像数据进行图像处理；
数字电源模块，用以控制所述CPHY信号处理模块、DPHY信号处理模块、CPHY-DPHY开关切换电路、图像缓存模块及图像处理模块电源通断；
I2C/SPI转换模块，用以对所述图像数据进行分离得到I2C/SPI数据，并按选择的控制时序控制I2C总线，I2C总线通过I2C数据配置所述数字电源模块及待测多摄像头元件的CMOS感光芯片。
在其中一个优选实施方式中，所述光模块的数量为两个，所述两个光模块通过光缆连接以实现数据远距离传输。
在其中一个优选实施方式中，所述CPHY信号处理模块具有CPHY信号处理电路及CPHY图像数据解析单元，CPHY信号处理电路用以对所述CPHY数据信号处理后传输至所述CPHY图像数据解析单元，所述CPHY图像数据解析单元对接收的CPHY数据信号进行信号解析。
在其中一个优选实施方式中，所述I2C/SPI转换模块分解出五路I2C和三路SPI总线，I2C数据用于配置获取一路数字电源模块数据和四路CMOS感光芯片配置。
在其中一个优选实施方式中，所述图像缓存模块具有四个DDR4内存芯片。
在其中一个优选实施方式中，所述GTX接口通过UDP协议进行数据传输。
在其中一个优选实施方式中，所述多摄像头测试装置还包括：
电源电流测试电路，用以为所述待测摄像头元件提供电源电压。
在其中一个优选实施方式中，所述电源电流测试电路支持4路待测摄像头元件的供电需求，每路待测摄像头元件包括6个待测摄像头元件。
在其中一个优选实施方式中，所述多摄像头测试装置还包括：
信号放大器，连接于所述DTX接口，用以对所述图像数据对应的DPHY数据信号作信号放大处理。
在其中一个优选实施方式中，所述图像采集卡具有ID号，用以由计算机识别并控制对应ID的图像采集卡。
上述多摄像头测试装置使用了GTX口对CPHY数据进行超高速采集，双接口支持CPHY和DPHY的兼容，支持多路摄像头的同时测试，支持了图像光纤传输，传输效率高。
附图说明
图1为本发明一优选实施方式中的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置的模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
结合图1所示，本发明一优选实施方式中公开了一种基于光纤传输技术的多摄像头测试装置100，该多摄像头测试装置100包括光模块110及图像采集卡120，上述光模块110用以连接计算机以太网卡，上述图像采集卡120与上述光模块110电性连接，该图像采集卡120主要用以连接待测多摄像头元件，以采集图像数据，并将上述图像采集信号通过光模块传输至计算机以太网卡，其中，上述图像采集卡120包括CPHY信号处理模块121、DPHY信号处理模块122、CPHY-DPHY开关切换电路123、图像缓存模块124、图像处理模块125、数字电源模块126及I2C/SPI转换模块127。
本实施方式中上述图像采集卡120用FPGA芯片。
本实施方式中的图像采集卡120使用了XCKU9P-2FFVE900E芯片，实现万兆以太网光纤通信，单光纤实现了4个摄像头(双CPHY四DPHY中任意四个)数据的同时采集。
本实施方式中，上述光模块110的数量为两个，上述两个光模块通过光缆连接以实现数据远距离传输，其传输距离远近与选择的光模块的功率和波长有关。
上述计算机以太网卡支持万兆光纤通信，其通讯速率接近为USB3.0的3倍，可满足四个摄像头一根光纤的传输，在大幅提升测试效率的基础上，满足了二个DPHY接口的待测摄像头元件,同时也满足具有二个CPHY接口或二个DPHY接口可切换的待测摄像头元件。因此本实施方式上述万兆光纤通信支持四个DPHY接口的待测摄像头元件，或具有两个CPHY接口及DPHY接口的待测摄像头元件，或者具有一个CPHY接口及二个DPHY接口的待测摄像头元件、或者其他四接口的待测摄像头元件等的测试。
具体地，CPHY信号处理模块121具有LVDS接口，上述CPHY信号处理模块通过LVDS接口接收上述图像数据对应的CPHY数据信号。
更详细地说，上述CPHY信号处理模块121具有CPHY信号处理电路及CPHY图像数据解析单元，CPHY信号处理电路用以对上述CPHY数据信号处理后传输至上述CPHY图像数据解析单元，上述CPHY图像数据解析单元对接收的CPHY数据信号进行信号解析。
CPHY信号处理电路通过芯片DS125BR800A对CPHY信号进行放大以及对CPHY的波形进行均衡整形。
上述DPHY信号处理模块122具有GTX接口，上述DPHY信号处理模块通过GTX接口接收上述图像数据对应的DPHY数据信号；
具体地，上述GTX接口通过UDP协议进行数据传输。上述图像采集卡120通过GTX多倍采样方式采集经过CPHY信号处理电路处理后的图像数据，并恢复数据。
本实施方式中的上述多摄像头测试装置100还包括信号放大器，该信号放大器连接于上述GTX接口，用以对上述图像数据对应的DPHY数据信号作信号放大处理。
上述CPHY-DPHY开关切换电路123，与上述CPHY信号处理模块及DPHY信号处理模块电性连接，用以切换上述CPHY信号处理模块或DPHY信号处理模块工作；
上述CPHY-DPHY开关切换电路123可接收三电平的性能来恢复DPHY图像数据，并可将CPHY数据信号和DPHY数据信号高速切换，本实施方式中的图像采集满足四个DPHY数据信号接口和2个CPHY数据信号接口的同时采集。
上述图像缓存模块124，与上述CPHY信号处理模块及DPHY信号处理模块电性连接，用以缓存上述CPHY数据信号及DPHY数据信号。
具体地，上述图像缓存模块具有四个DDR4内存芯片。以频率2133M的速度对数据进行高速缓存，以满足为满足支持CPHY每个摄像头17.1Gbps，DPHY每个摄像头6Gbps的全速输出，另外为了满足CPHY多倍采样所涉需要FPGAGTX从500M至12.5G频率的连续性，本发明上述DDR4内存芯片选用了低功耗FPGA Xlinx FPGA XCKU9P-2FFVE900E芯片。
上述图像处理模块125，与图像缓存模块124电性连接，该图像处理模块125用以对上述图像缓存模块所缓存的图像数据进行图像处理；
上述数字电源模块126，用以控制上述CPHY信号处理模块121、DPHY信号处理模块122、CPHY-DPHY开关切换电路123、图像缓存模块124及图像处理模块电源125通断；
上述I2C/SPI转换模块127，用以对上述图像数据进行分离得到I2C/SPI数据，并按选择的控制时序控制I2C总线，I2C总线通过I2C数据配置上述数字电源模块及待测多摄像头元件的CMOS感光芯片。
本实施方式中，上述I2C/SPI转换模块分解出五路I2C和三路SPI总线，I2C数据用于配置获取一路数字电源模块数据和四路CMOS感光芯片配置。
上述多摄像头测试装置还包括：电源电流测试电路，用以为上述待测摄像头元件提供电源电压。
上述电源电流测试电路支持4路待测摄像头元件的供电需求，每路待测摄像头元件包括6个待测摄像头元件。这样，上述电源电流测试电路支持共计24个待测摄像头元件的电源供给。
计算机通过光纤接口及光模块110将数据传至图像采集卡120，并通过UDP协议发送经图像缓存模块124缓存的摄像头图像数据。由图像采集卡120对传输数据进行分离得到I2C/SPI数据，图像采集卡按选择的控制时序控制I2C总线，I2C数据通过I2C数据配置数字电源模块和配置摄像头的感光芯片(CMOSSensor)；当测试开路短路数据时，数字电源模块126的对应数据通过I2C通道原路回传至计算机；CPHY信号处理模块121需要通过CPHY信号处理电路(由信号均衡芯片和信号放大搭建)再通过DPHY信号处理模块122接入图像处理模块，上述CPHY信号处理模块121及DPHY信号处理模块122解析对应的MIPI信号，并通过对应的IP核解析出对应的图像数据。图像缓存模块124具有四片DDR4缓存芯片,通过乒乓的方式高速读写内存，读写频率高达2133M。
所述数字电源模块126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。
本实施方式的图像采集卡支持4路摄像头全PIN脚开短路测试，该图像采集卡通过I2C对开短路板卡进行数据的实时采集。
上述图像采集卡具有ID号，用以由计算机识别并控制对应ID的图像采集卡。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。
计算机指令通过光纤模块将数据传至图像采集卡，也通过光纤接口接收由图像采集卡通过UDP协议发送的经DDR4内存缓存的摄像头图像数据；DPHY由图像采集卡的LVDS口接收，CPHY数据则由图像采集卡的GTX接口接收，并通过图像采集卡的DDR4IP核高速写入DDR4内存，对数据进行高速缓存；由I2C/SPI转换模块对传输数据进行分离得到I2C/SPI数据，按选择的控制时序控制I2C总线，I2C总线通过I2C数据配置数字电源模块和配置摄像头的CMOS感光芯片；
本实施方式中的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置支持两个CPHY数据信号对应的待测摄像头元件及四个个DPHY数据信号对应的待测摄像头元件中任何四个摄像头同时点亮测试，并通过光纤接口实时传至计算机。
本实施方式中的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置使用了GTX接口12G超高速频率多倍采样来恢复CPHY数据，解决了常规办法中先对CPHY摄像头恢复参考时钟，然从高速数据流中恢复出数据需要上电时增加恢复时间，且当不同摄像头在不同的环境中存在参考时间抖动的问题而导致的图像本身的不稳定。解决了CPHY从2.5G范围内高速GTX采样12G范围内时钟连续的问题，也因为高速采样，通过时序控制解决了不同摄像头不同环境下频率抖动兼容性问题。当然为了保障CPHY高速信号完整性，我们在CPHY接收前端加入均衡电路，当然CPHY为5电平输出信号，分解出ab,bc,ca三组差分信号再由图像采集卡接收。
以上上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，包括光模块及图像采集卡，所述光模块用以连接计算机以太网卡，所述图像采集卡与所述光模块电性连接，用以连接待测多摄像头元件，以采集图像数据，并将所述图像采集信号通过光模块传输至计算机以太网卡，其中，所述图像采集卡包括：
CPHY信号处理模块，具有LVDS接口，所述CPHY信号处理模块通过LVDS接口接收所述图像数据对应的CPHY数据信号；
DPHY信号处理模块，具有GTX接口，所述DPHY信号处理模块通过GTX接口接收所述图像数据对应的DPHY数据信号；
CPHY-DPHY开关切换电路，与所述CPHY信号处理模块及DPHY信号处理模块电性连接，用以切换所述CPHY信号处理模块或DPHY信号处理模块工作；
图像缓存模块，与所述CPHY信号处理模块及DPHY信号处理模块电性连接，用以缓存所述CPHY数据信号及DPHY数据信号；
图像处理模块，与图像缓存模块电性连接，用以对所述图像缓存模块所缓存的图像数据进行图像处理；
数字电源模块，用以控制所述CPHY信号处理模块、DPHY信号处理模块、CPHY-DPHY开关切换电路、图像缓存模块及图像处理模块电源通断；
I2C/SPI转换模块，用以对所述图像数据进行分离得到I2C/SPI数据，并按选择的控制时序控制I2C总线，I2C总线通过I2C数据配置所述数字电源模块及待测多摄像头元件的CMOS感光芯片。
2.根据权利要求1所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述光模块的数量为两个，所述两个光模块通过光缆连接以实现数据远距离传输。
3.根据权利要求1所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述CPHY信号处理模块具有CPHY信号处理电路及CPHY图像数据解析单元，CPHY信号处理电路用以对所述CPHY数据信号处理后传输至所述CPHY图像数据解析单元，所述CPHY图像数据解析单元对接收的CPHY数据信号进行信号解析。
4.根据权利要求1所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述I2C/SPI转换模块分解出五路I2C和三路SPI总线，I2C数据用于配置获取一路数字电源模块数据和四路CMOS感光芯片配置。
5.根据权利要求1所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述图像缓存模块具有四个DDR4内存芯片。
6.根据权利要求1所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述GTX接口通过UDP协议进行数据传输。
7.根据权利要求1所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述多摄像头测试装置还包括：
电源电流测试电路，用以为所述待测摄像头元件提供电源电压。
8.根据权利要求7所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述电源电流测试电路支持4路待测摄像头元件的供电需求，每路待测摄像头元件包括6个待测摄像头元件。
9.根据权利要求1所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述多摄像头测试装置还包括：
信号放大器，连接于所述DTX接口，用以对所述图像数据对应的DPHY数据信号作信号放大处理。
10.根据权利要求1所述的基于光纤传输技术的多摄像头测试装置，其特征在于，所述图像采集卡具有ID号，用以由计算机识别并控制对应ID的图像采集卡。
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