CN212343955U - 一种图像采集卡的数据稳定性测试电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种图像采集卡的数据稳定性测试电路，该电路包括：摄像头模组，设置有第一MIPI接口，摄像头模组用于采集真实图像；主机，设置有第一USB接口，安装有测试软件；图像采集卡，包括第一FPGA芯片、USB主控芯片、第二MIPI接口和第二USB接口，第一MIPI接口和第二MIPI接口通过第一链路连接，第一USB接口和第二USB接口通过第二链路连接，第一FPGA芯片用于对图像数据进行解码，USB主控芯片用于将解码后的图像数据打包成USB格式的图像数据；图像模拟芯片，与图像采集卡电连接，用于产生MIPI格式的模拟图像；测试软件用于基于模拟图像对第二链路的数据传输稳定性进行测试，以及基于真实图像对第一链路的数据传输稳定性进行测试。

Description

一种图像采集卡的数据稳定性测试电路

技术领域

本实用新型涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像采集卡的数据稳定性测试电路。

背景技术

图像采集卡是摄像头模组测试必不可少的一个设备，其功能是将摄像头模组输出的图像数据进行解码，并通过USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)等通信协议传输给主机进行对应的测试。但由于测试的图像数据是差分信号，因此对于传输链路上的阻抗、连接稳定性等参数要求都十分严格。现有技术中，只能通过老化测试，通过摄像头模组连续采集图像数据，主机中的测试软件确认显示的图像是否存在异常来检测图像采集卡的数据链路的稳定性，但是检测不够全面，耗时长，测试不够准确，而目前也缺乏一种能够非老化测试的电路结构来检测数据传输稳定性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种图像采集卡的数据稳定性测试电路，用于解决现有技术图像采集卡的数据传输稳定性检测不准确的技术问题。

本实用新型提供了一种图像采集卡的数据稳定性测试电路，包括：

摄像头模组，所述摄像头模组设置有第一MIPI接口，所述摄像头模组用于采集真实图像；

主机，所述主机上设置有第一USB接口，所述主机安装有测试软件；

图像采集卡，包括第一FPGA芯片、USB主控芯片、第二MIPI接口和第二USB接口，所述第一MIPI接口和所述第二MIPI接口通过第一链路连接，所述第一USB接口和所述第二USB接口通过第二链路连接，所述第一链路用于传输MIPI格式的图像数据，所述第一FPGA芯片用于对接收的图像数据进行解码，所述USB主控芯片用于将所述第一FPGA芯片解码后的图像数据打包成USB格式的图像数据，所述第二链路用于传输USB格式的图像数据；

图像模拟芯片，设置有第三MIPI接口，通过所述第三MIPI接口与所述图像采集卡电连接，所述图像模拟芯片用于产生MIPI格式的模拟图像；

其中，所述主机用于接收所述摄像头模组采集的真实图像和所述图像模拟芯片产生的模拟图像，所述测试软件用于基于所述模拟图像对所述第二链路的数据传输稳定性进行测试，以及基于所述真实图像对所述第一链路的数据传输稳定性进行测试。

可选的，所述图像模拟芯片具体用于按照纯色条colorbar图像的格式在不同的色彩分量区间模拟生成对应的RGB分量数据，按照图像传输协议，将所有分量数据拼凑形成MIPI格式的模拟图像。

可选的，所述测试软件具体用于：

将接收的模拟图像与定义的标准图像进行对比，判断是否存在偏差，获得第一判断结果；

如果所述第一判断结果为是，确定所述第二链路的数据传输不稳定。

可选的，所述测试软件具体用于：

在所述将接收的模拟图像与定义的标准图像进行对比，判断是否存在偏差，获得第一判断结果之后，将接收的真实图像与所述标准图像进行对比，判断是否存在偏差，获得第二判断结果；

如果所述第一判断结果为否，且所述第二判断结果为是，确定所述第一链路的数据传输不稳定。

可选的，所述图像采集卡还包括转换芯片，所述转换芯片分别与所述第二MIPI接口和所述第一FPGA芯片相连，所述图像采集卡通过所述第二MIPI 接口接收所述摄像头模组采集的真实图像，所述转换芯片将所述真实图像由串行的低压差分信号LVDS转换为并行的晶体管-晶体管逻辑电平TTL信号，或互补金属氧化物半导体CMOS信号的图像信号后传输给所述第一FPGA芯片。

可选的，所述图像模拟芯片包括第二FPGA芯片，所述第二FPGA芯片中的测试模块用于产生所述MIPI格式的模拟图像。

可选的，所述图像采集卡与所述图像模拟芯片集成在一起。

可选的，所述数据稳定性测试电路还包括第一外部存储器，与所述第一 FPGA芯片连接，用于存储所述第一FPGA芯片解码后的图像数据。

可选的，所述第一外部存储器为DDR3外部存储器。

可选的，所述数据稳定性测试电路还包括第二外部存储器，与所述第二 FPGA芯片连接，用于存储所述第二FPGA芯片产生的图像数据。

可选的，所述第二外部存储器为DDR3外部存储器。

可选的，所述第一USB接口和所述第二USB接口均为USB3.0的接口，所述USB主控芯片为USB3.0的主控芯片。

可选的，所述第一FPGA芯片与所述USB主控芯片之间的通信采用固定 100M的频率传输。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

在本实用新型实施例的技术方案中，提供一种图像采集卡的数据稳定性测试电路，该电路包括摄像头模组、主机、图像采集卡以及图像模拟芯片，其中，摄像头模组设置有第一MIPI接口，主机上设置有第一USB接口，图像采集包括第一FPGA芯片、USB主控芯片、第二MIPI接口和第二USB接口，第一MIPI接口和第二MIPI接口通过第一链路连接，第一USB接口和第二USB接口通过第二链路连接，第一链路用于传输MIPI格式的图像数据，第一FPGA芯片用于对接收的图像数据进行解码，USB主控芯片用于将第一 FPGA芯片解码后的图像数据打包成USB格式的图像数据，第二链路用于传输USB格式的图像数据；图像模拟芯片，设置有第三MIPI接口，通过第三 MIPI接口与图像采集卡电连接，摄像头模组用于采集真实图像；图像模拟芯片用于产生MIPI格式的模拟图像。这样，第一链路和第二链路可分别用于传输MIPI格式和USB格式的图像数据，摄像头模组不用连续采集图像，仅需采集较少的真实图像，通过图像模拟芯片产生模拟图像，主机可通过模拟图像和真实图像的比对测试，即可对图像采集卡与摄像头模组间链路的数据传输稳定性进行测试，测试的电路简单，测试的结果准确。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中图像采集卡的数据稳定性测试电路的示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种图像采集卡的数据稳定性测试电路，用于解决现有技术图像采集卡的数据传输稳定性检测不准确的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案思路如下：

在本实用新型实施例的技术方案中，提供本实用新型提供了一种图像采集卡的数据稳定性测试电路，包括：摄像头模组，摄像头模组设置有第一MIPI 接口，摄像头模组用于采集真实图像；主机，主机上设置有第一USB接口，主机安装有测试软件；图像采集卡，包括第一FPGA芯片、USB主控芯片、第二MIPI接口和第二USB接口，第一MIPI接口和第二MIPI接口通过第一链路连接，第一USB接口和第二USB接口通过第二链路连接，第一链路用于传输MIPI格式的图像数据，第一FPGA芯片用于对接收的图像数据进行解码，USB主控芯片用于将第一FPGA芯片解码后的图像数据打包成USB格式的图像数据，第二链路用于传输USB格式的图像数据；图像模拟芯片，设置有第三MIPI接口，通过第三MIPI接口与图像采集卡电连接，图像模拟芯片用于产生MIPI格式的模拟图像；其中，主机用于接收摄像头模组采集的真实图像和图像模拟芯片产生的模拟图像，测试软件用于基于模拟图像对第二链路的数据传输稳定性进行测试，以及基于真实图像对第一链路的数据传输稳定性进行测试。

下面通过附图以及具体实施例对本实用新型技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参考图1，本实用新型第一实施例提供的图像采集卡的数据稳定性测试电路，该测试电路包括摄像头模组10、主机20、图像采集卡30和图像模拟芯片。摄像头模组10用于采集真实图像，摄像头模组10设置有第一MIPI接口。主机20安装有测试软件，主机20上设置有第一USB接口。图像采集卡 30包括第一FPGA芯片、USB主控芯片、第二MIPI接口和第二USB接口，第一MIPI接口和第二MIPI接口通过第一链路连接，第一USB接口和第二 USB接口通过第二链路连接，第一链路用于传输MIPI格式的图像数据，第一 FPGA芯片用于对接收的图像数据进行解码，USB主控芯片用于将第一FPGA 芯片解码后的图像数据打包成USB格式的图像数据，第二链路用于传输USB 格式的图像数据。

具体的，在本实施例中，摄像头模组主要包括移动设备(如：手机、平板电脑等)的摄像头模组，有区别于其他类型的摄像头模组，移动设备的摄像头模组的图像数据的传输协议一般为USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)协议，数据协议一般为MIPI(Mobile Industry Processor Interface，移动行业处理器接口)协议，MIPI信号为差分信号，对于数据传输的稳定性要求较高。

本实施例中的测试电路，图像采集卡30中的第一FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程门阵列)芯片的作用是完成MIPI解码。 MIPI信号的电平在传输的过程中是差分和单端分时传输的一种电平。第一 FPGA芯片的IO口并不能直接与MIPI接口相连。需要将所需的IO (Input/Output，输入/输出)口配制成低压差分信号LVDS或互补金属氧化物半导体CMOS电平后，与同样被转换成LVDS和CMOS电平后的MIPI信号相连。所以，图像采集卡30还包括转换芯片，转换芯片分别与第二MIPI接口和第一FPGA芯片相连，图像采集卡30通过第二MIPI接口接收摄像头模组 10采集的真实图像，即MIPI信号，转换芯片将真实图像由串行的低压差分信号LVDS转换为并行的晶体管-晶体管逻辑电平TTL信号，或互补金属氧化物半导体CMOS信号的图像信号后传输给第一FPGA芯片。

第一FPGA芯片通过编程实现对MIPI协议包的解码，进一步在本实施例中，测试电路还包括第一外部存储器，与第一FPGA芯片连接，用于存储第一FPGA芯片解码后的图像数据。第一外部存储器为DDR3外部存储器，如MT41J128M16。DDR3(Double-Data-Rate ThreeSynchronous Dynamic Random Access Memory)是一种电脑存储器规格。从而，第一FPGA芯片可以在FPGA 程序中使用DDR3控制器这个IP核来实现对DDR3外部存储器的控制。第一FPGA芯片可以将解码后的图像数据存储在DDR3外部存储器中，在需要时从DDR3外部存储器中读出，将解码后的图像数据传输到USB主控芯片。

进一步，在本实施例中，第一FPGA芯片还具有与摄像头模组相连接的 IO口。第一FPGA芯片通过该IO口提供摄像头模需要的PWDN、RST、MCLK 等控制信号。

进一步在本实施例中，测试电路还包括一个具有SPI接口的SPIFLASH 存储单元，如W25Q64，第一FPGA芯片与该SPIFLASH存储单元的SPI接口连接。第一FPGA芯片采用SPI加载方式加载程序，其程序代码存储在该SPIFLASH存储单元中。

进一步，在本实施例中，图像采集卡30中的USB主控芯片4包括一个 GPIFII接口，所述GPIF II接口通过编程程序配置成SlaveFIFO双向端口，该 Slave FIFO双向端口与第一FPGA芯片连接。通过编程程序将GPIFII接口配置成SlaveFIFO双向端口，实现双向传输的目的。即USB主控芯片通过 SlaveFIFO端口采集第一FPGA芯片发送过来的RAW格式的图像数据，再打包成USB协议包通过第二USB接口传输给主机20。并且，USB主控芯片也通过第二USB接口接收主机20发来的命令，解析后将需要第一FPGA芯片执行的命令通过SlaveFIFO端口发给第一FPGA芯片。

进一步在本实施例中，测试电路还包括一个具有SPI接口的SPIFLASH 存储单元，如W25Q64，USB主控芯片与该SPIFLASH存储单元的SPI接口连接。USB主控芯片采用SPI加载方式加载程序，其程序代码存储在该 SPIFLASH存储单元中。

摄像头模组10采集的真实图像先通过第一链路传输至图像采集卡30进行解码后，再通过第二链路传输至主机20进行测试。

进一步，在本实施例中，测试电路还包括图像模拟芯片40，设置有第三 MIPI接口，通过第三MIPI接口与图像采集卡30电连接，图像模拟芯片40 用于产生MIPI格式的模拟图像。具体的，图像模拟芯片40具体用于按照纯色条colorbar图像的格式在不同的色彩分量区间模拟生成对应的RGB分量数据，按照图像传输协议，将所有分量数据拼凑形成MIPI格式的模拟图像。

具体的，在本实施例中的测试电路，图像模拟芯片40包括第二FPGA芯片，用于产生MIPI格式的模拟图像。第二FPGA芯片中的testpattern测试模块通过模拟MIPI数据的方式，按照colorbar图像的格式，其中，colorbar主要是指一些图像处理中使用的常见纯色或者渐变色条格式的图像，colorbar 图像分为不同的纯色区块。测试模块在不同的色彩分量区间，模拟生成不同的RGB分量数据，一个图像包括多个像素，每个像素的颜色都由R(Red，红)、G(Green，绿)、B(Blue，蓝)三基色叠加而形成。三基色中的每种颜色都有256 个亮度等级，因此，不同亮度的三基色组合可形成16777216(256×256×256) 种颜色。为了方便标示各种颜色，可以使用不同的数字对各种颜色进行编号，简称色号。例如，红色区间的数据为R：255G：0B：0。图像模拟芯片40 可按此RGB分量来模拟产生红色的色条区域，然后按照图像传输协议，将多个色条区域的数据拼凑成完整的一张图像，形成MIPI格式的模拟图像。

举例来说，colorbar图像的大小是固定的，假如是70*70，那么按照colorbar 图像的定义，每一个像素点的颜色是固定的，每一个颜色对应一个单独的RGB 分量，直接按照这个规则即可产生模拟图像，然后再转换为RAW数据。

进一步，本实施例中的测试电路还包括第二外部存储器，与第二FPGA 芯片连接，用于存储所述第二FPGA芯片产生的图像数据。具体的，第二外部存储器为DDR3外部存储器。从而，第二FPGA芯片可以在FPGA程序中使用DDR3控制器这个IP核来实现对该DDR3外部存储器的控制。第二 FPGA芯片可以将模拟产生的模拟图像数据存储在该DDR3外部存储器中，在需要时从该DDR3外部存储器中读出，将模拟图像数据传输到USB主控芯片，USB主控芯片将其按USB协议打包后通过第二链路传输至主机20。

进一步，在本实施例中，为了确保测试高效性，第一USB接口和第二 USB接口均为USB3.0的接口，USB主控芯片为USB3.0的主控芯片。第一 FPGA芯片与USB主控芯片之间的通信采用固定100M的频率传输。

进一步，在本实施例中，图像采集卡30与图像模拟芯片40集成在一起。第一FPGA芯片和第二FPGA芯片可以是同一个芯片。

进而，主机20用于接收摄像头模组10采集的真实图像和图像模拟芯片 40产生的模拟图像，测试软件用于基于模拟图像对第二链路的数据传输稳定性进行测试，以及基于真实图像对第一链路的数据传输稳定性进行测试。

具体的，主机20在进行测试时，分为虚拟测试部分和真实测试部分。具体实现如下：

虚拟测试时，测试软件具体用于将接收的模拟图像与定义的标准图像进行对比，判断是否存在偏差，获得第一判断结果，如果第一判断结果为是，确定第二链路的数据传输不稳定。

具体的，在本实施例中，虚拟测试用以测量图像采集卡30到主机20间完整链路的稳定性，通过图像模拟芯片40生成模拟图像，沿正常图像传输链路，即第二链路传输至主机上的测试软件，测试软件开发相应算法对模拟图像进行检测。具体的，模拟图像解压为colorbar标准模式数据，该模式的数据的特点是色彩分量标准，按照白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑分布，每一个区域的色彩分量是固定的，测试软件对于数据中任意位置的色彩分量都是可定义的，抓取模拟图像中任意位置处的色彩分量，如果实际抓取的模拟图像的色彩分量与定义的标准图像中对应位置处的色彩分量有偏差，可认定为图像数据不准确，即第二链路的数据传输不稳定，可以定位到出现问题的具体链路，便于相关人员进行错误检测以及修复。

真实测试时，真实测试用以测量摄像头模组10到图像采集卡30间完整链路的稳定性，测试软件具体用于：在将接收的模拟图像与定义的标准图像进行对比，判断是否存在偏差，获得第一判断结果之后，将接收的真实图像与标准图像进行对比，判断是否存在偏差，获得第二判断结果；如果第一判断结果为否，且第二判断结果为是，确定第一链路的数据传输不稳定。

具体的，将摄像头模组10连接到图像采集卡30后正常上电工作，真实图像会沿第一链路传输至图像采集卡30进行解码后，再沿第二链路传输至主机20的测试软件，而图像模拟芯片40产生的模拟图像也会通过图像采集卡 30与主机20间的第二链路传输至主机20。主机20中的测试软件首先确定模拟图像是否存在偏差。与前述方式一样，抓取模拟图像中任意位置处的色彩分量，如果实际抓取的模拟图像的色彩分量与定义的标准图像中对应位置处的色彩分量没有偏差，可认定第二链路的数据传输稳定，再抓取真实图像中任意位置处的色彩分量，如果实际抓取的真实图像的色彩分量与定义的标准图像中对应位置处的色彩分量有偏差，则可确定摄像头模组10与图像采集卡 30间的第一链路数据传输不稳定，可以定位到出现问题的具体链路，便于相关人员进行错误检测以及修复。

通过上述描述可知，本实施例中的图像采集卡的数据稳定性测试电路中，摄像头模组不用连续采集图像，仅需采集较少的真实图像，通过图像模拟芯片产生模拟图像，主机可通过模拟图像对图像采集卡与主机间链路的数据传输稳定性进行测试，并且，通过模拟图像和真实图像，即可对图像采集卡与摄像头模组间链路的数据传输稳定性进行测试。可以快速准确地测试出存在不稳定的具体链路，测试的电路简单，测试的结果准确。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种图像采集卡的数据稳定性测试电路，其特征在于，包括：

用于采集真实图像的摄像头模组，所述摄像头模组设置有第一MIPI接口；

安装有基于所述真实图像对第一链路的数据传输稳定性进行测试、基于模拟图像对第二链路的数据传输稳定性进行测试的测试软件的主机，且该主机为用于接收所述摄像头模组采集的真实图像和图像模拟芯片产生的模拟图像的主机，所述主机上设置有第一USB接口；

图像采集卡，包括用于对接收的图像数据进行解码的第一FPGA芯片、将所述第一FPGA芯片解码后的图像数据打包成USB格式的图像数据的USB主控芯片、第二MIPI接口和第二USB接口，所述第一MIPI接口和所述第二MIPI接口通过用于传输MIPI格式的图像数据的第一链路连接，所述第一USB接口和所述第二USB接口通过用于传输USB格式的图像数据的第二链路连接；

用于产生MIPI格式的模拟图像的图像模拟芯片，设置有第三MIPI接口，通过所述第三MIPI接口与所述图像采集卡电连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述图像采集卡与所述图像模拟芯片集成在一起。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述图像采集卡还包括转换芯片，所述转换芯片分别与所述第二MIPI和所述第一FPGA芯片相连。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述数据稳定性测试电路还包括用于存储所述第一FPGA芯片解码后的图像数据的第一外部存储器，所述第一外部存储器与所述第一FPGA芯片连接。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一外部存储器为DDR3外部存储器。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述图像模拟芯片包括用于产生MIPI格式的模拟图像的第二FPGA芯片。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述数据稳定性测试电路还包括用于存储所述第二FPGA芯片产生的图像数据的第二外部存储器，所述第二外部存储器与所述第二FPGA芯片连接。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第二外部存储器为DDR3外部存储器。

9.如权利要求1-8中任一权利要求所述的电路，其特征在于，所述第一USB接口和所述第二USB接口均为USB3.0的接口，所述USB主控芯片为USB3.0的主控芯片。

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