當下,市場風云變幻莫測,國際形勢也持續刷新我們認知,供應鏈沒有安全感。鑒于此,產品的自主可控,以及全國產化的需求越來越強烈。國產化一方面要解決本土芯片BOM選型的空缺,另一方面也得在不夠完善的芯片架構下,做到過去進口芯片的性能、功耗、成本等,這對我們產品的研發,提出了巨大的挑戰。
但是有些路不得不走,國產化沒有退路。如果不在此時負重前行,未來只會越來越難,國產化是趨勢,是當下唯一的選擇。
針對視頻圖像以及目標識別、跟蹤等應用,奧唯思基于全國產BOM選型設計,經歷了1年的磨練,已經完成*規 7*24小時歸零時間+震動測試,正式推出了全國產0延時USB3.0 ISP工業相機解決方案——VU3-1S200CR。
全國產BOM選型
針對一個USB3.0相機,主要的芯片為FPGA、DDR3、USB3.0 PHY、圖像傳感器、FLASH等,除此之外主要的還有晶振、DCDC、接插件、鏡頭等,經過多個版本的迭代更新,我們的選型BOM如下:
結合以上國產BOM選型,給出當前我們的USB3.0相機的硬件架構,如下所示:
0延時ISP圖像處理器
除了基本的國產USB3.0相機,客戶更希望能夠聚焦產品應用,想把圖像處理前置;同時,針對目標跟蹤,運動識別等應用場景,對于延時的要求很高,因此采用FPGA實現0延時全流水線ISP圖像處理,用戶只關注ARM應用層,不僅解決了傳統方案延時的問題,也可以聚焦產品應用,做好識別跟蹤。
因此我們花了1年時間,累積迭代了n個版本,自研了一套基于國產FPGA的全流水0延時ISP圖像處理器,如下所示:
0延時其實不是絕對的,實際計算會有若干行的緩存delay,用來做5*5、7*7的圖像處理算法,相對于一幀16.67ms來說,幾百us的延時微乎其微,約等于0延時。實測我們的顯示效果,如下:
備注:暫無時間做專業性的指標測試,目前已滿足客戶需求為準,已經成功上機,未來有時間再做指標性的測試吧。
苛刻的測試,掉線也得恢復
國產的芯片雖然出來了,但國產的IP化進行還是有一些路要走,撞了南墻撞北墻,我們重寫了很多IP、SDK,萬事開頭難:
重寫了易靈思FPGA的MIPI CSI控制器,來做到更高的穩定性(軟核優勢)
重寫了方寸T630的SDK,來做到各種壓力測試的穩定性來滿足性能
自研了精簡版RISC-V處理器,來實現復雜的調度協調工作
正在重新了DDR3控制器,來適應低溫以及高溫的DDR3穩定性
針對當前給客戶定制化量產的0延時USB3.0 ISP相機,相機整機的研發花了4個月,地獄般的測試花了我們8個月,做好一個產品不容易,尤其是國產化的過程更艱辛,要求比商用產品更加苛刻。
首先,未曾想到SMT爬錫也會影響到高低溫、震動場景,以至于最后全部重新補強。如下是錫漿爬錫后的高倍放大鏡測試圖:
其次,為了適應實際應用中的震動實驗,我們甚至這樣做(如下視頻),因此在接口、線纜的選型上也花了巨大的精力,在掉線自動恢復上甚至花了比正常出圖傳輸更多的代價——所以實現簡單,異常機制反而艱難。
最后,總結一句話:做好一個全國產化產品,不容易。
期待更多合作,我們繼續做國產化ISP相機!
總結
截至目前,我們已經幫客戶做了很多接入工作:
雙目U3 ISP相機,接入RK3588
單目U3 ISP相機,接入RK3568
單目BT1120 ISP相機,接入Hi3516
單目MPI ISP相機,接入了NVIDIA AGX Orin
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原文標題:全國產0延時USB3.0 ISP工業相機
文章出處:【微信號:瘋狂的FPGA,微信公眾號:瘋狂的FPGA】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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