基于FPGA的全国产ISP相机 V1.0

作者：admin / 发表时间：2024-02-02

携手国产芯，共铸全国产USB3.0相机

1. 前言

由于国际形势，以及芯片战争等制约因素，当前IT行业热门的话题，莫过于芯片的国产化。从操作系统到CPU，从传感器到电源芯片，凭着劳动人民的智慧，以及不屈不挠的精神，中国正在各个行业百花齐放，逐步拥有了自己的替代。

即便屡败屡战，即便任重而道远，国产化的趋势势不可挡，尤其是军工研究所等机构，国产化选型不仅仅是货源问题，更多的是因为国防安全，自主可控而不得不做出的选择。

鉴于此，奥唯思携手全国产芯片方案，耗时数月，打造了一款高性能、低照度、全国产的1080P60的USB3.0工业相机方案。目前方案已经小批量产，成功接入了Windows、Linux，以及RK3588等国产化平台，并已交付alpha客户，开始落地客户需求，助力整体国产化方案。如下所示，为奥唯思实现的全自主国产化USB3.0相机解决方案：。

2. 全国产U3相机描述

2.1. 相机方案选型

VU3-1S130/200MG/CR全国产工业相机模组，采用易灵思FPGA+江波龙DDR3+方寸微USB芯片，实现高性能、全国产的USB3.0工业相机方案。相机搭载思特威图像传感器（全局130W、卷帘200万等），基于libusb通过USB3.0接口实现图像传输，可实时传输数据，信噪比好，图像质量优异，并且用户可定制图像处理等相关功能需求。

如下图所示，为奥唯思设计的全国产工业相机模组的硬件架构，该相机主要元件几乎100%采用国产化，满足了目前迫切的国产化需求，以及自主可控的定位。

其中主控为深圳易灵思的钛金16nm（低功耗、高速）FPGA为主控核心，完成MIPI图像的采集/存储、ISP图像处理，以及US3.0数据收发协议等处理。

行业内有Sony、Micron等的进口图像传感器，国产也不甘示弱。虽然在[敏感词]领域还有一定的差距，但在中低端领域的蛋糕已经几乎被国产拿下。因此我们选用了国内龙头思特微（上海）电子科技的图像传感器，完成相机的图像感应采集。

同时，USB3.0传输是工业相机重要的组件之一，目前国外主要有Cpyress的CY3014，拿下了绝大部分的市场；同时还有台湾FTDI的FT601 USB3.0芯片，在USB3.0应用中也有一定的份额。而国产USB3.0控制芯片这几年也拔地而起，典型的以山东方寸微为例，其2019年推出的USB3.0控制芯片T630，不逊色于CY3014。

2.2. 相机特性参数

型号	VU3-1S130MG	VU3-1S130CG	VU3-1S200CR
传感器	思特微 SC130GS	思特微 SC130GS	思特 SC2210
接口	USB3.0 TypeC	USB3.0 TypeC	USB3.0 TypeC
供电	USB供电	USB供电	USB供电
分辨率	1280*1024	1280*1024	1920*1080
帧率	240FPS	240FPS	60FPS
色彩	黑白	彩色	彩色
曝光模式	全局曝光	全局曝光	卷帘曝光
像素尺寸	4*4um	4*4um	4*4um
像素深度	8/10/12bit	8/10/12bit	8/10/12bit
靶面	1/2.7寸	1/2.7寸	1/1.8寸
镜头	M12镜头	M12镜头	M12镜头
焦距	3.6mm	3.6mm	8mm
外触发	支持	支持	支持
功耗	TBD	TBD	TBD
工作温度	-40ºC~+85ºC	-30ºC~+85ºC	-30ºC~+85ºC
重量	34g	34g	33g
特性	高帧率，全局曝光工业应用	高帧率，全局曝光工业应用	大靶面，低照度，高灵敏度，近红外增强
驱动	Libusb driver	Libusb driver	Libusb driver
操作系统	Windows Linux Android	Windows Linux Android	Windows Linux Android