1.前言

由于國際形勢，以及芯片戰爭等制約因素，當前IT行業最熱門的話題，莫過于芯片的國產化。從操作系統到CPU，從傳感器到電源芯片，憑著勞動人民的智慧，以及不屈不撓的精神，中國正在各個行業百花齊放，逐步擁有了自己的替代。即便屢敗屢戰，即便任重而道遠，國產化的趨勢勢不可擋，尤其是軍工研究所等機構，國產化選型不僅僅是貨源問題，更多的是因為國防安全，自主可控而不得不做出的選擇。

鑒于此，奧唯思攜手全國產芯片方案，耗時6個月，打造了一款高性能、低照度、全國產的1080P60的USB3.0工業相機方案。目前方案已經小批量產，成功接入了Windows、Linux，以及RK3588等國產化平臺，并已交付alpha客戶，開始落地客戶需求，助力整體國產化方案。如下所示，為奧唯思實現的全自主國產化USB3.0相機解決方案：

2.全國產U3相機描述

相機方案選型

奧唯思設計的全國產工業相機模組，采用易靈思FPGA+江波龍DDR3+方寸微USB芯片，實現高性能、全國產的USB3.0工業相機方案。相機搭載思特威圖像傳感器（全局130W、卷簾200萬等），基于libusb通過USB3.0接口實現圖像傳輸，可實時傳輸數據，信噪比好，圖像質量優異，并且用戶可定制圖像處理等相關功能需求。

如下圖所示，為奧唯思設計的全國產工業相機模組的硬件架構，該相機主要元件幾乎100%采用國產化，滿足了目前迫切的國產化需求，自主可控。

其中主控為深圳易靈思的鈦金16nm（低功耗、高速）FPGA為主控核心，完成MIPI圖像的采集/存儲、ISP圖像處理，以及US3.0數據收發協議等處理。

易靈思（深圳）科技有限公司是一家國產FPGA公司，采用邏輯和路由可以互換的XLR結構，革命性地發明了突破性的Quantum架構，PPA優勢是傳統FPGA公司的4倍。近期，易靈思推出了鈦金系列FPGA產品，該產品更再度將PPA提升8倍，非常適合應用于邊緣計算、ADAS 和 AIoT。

行業內有Sony、Micron等的進口圖像傳感器，國產也不甘示弱。雖然在尖端領域還有一定的差距，但在中低端領域的蛋糕已經幾乎被國產拿下。因此我們選用了國內圖像傳感器龍頭思特威的Sensor，完成相機的圖像感應采集。

思特威（上海）電子科技股份有限公司 SmartSens 是一家從事CMOS圖像傳感器芯片產品研發、設計和銷售的高新技術企業，總部設立于中國上海。思特威作為致力于提供多場景應用、全性能覆蓋的CMOS圖像傳感器產品企業，公司產品已覆蓋了安防監控、機器視覺、車載電子、智能手機等多場景應用領域的全性能需求。

同時，USB3.0傳輸是工業相機最重要的組件之一，目前國外主要有Cpyress的CY3014，拿下了絕大部分的市場；同時還有臺灣FTDI的FT601 USB3.0芯片，在USB3.0應用中也有一定的份額。而國產USB3.0控制芯片這幾年也拔地而起，典型的以山東方寸微為例，其2019年推出的USB3.0控制芯片T630，不遜色于CY3014。

方寸微電子科技有限公司成立于2017年，總部位于山東濟南，致力于安全微處理器芯片的研發、設計和銷售。方寸微電子核心技術完全自主可控，具有國內領先的優勢。其2019年研制成功的T630高速USB3.0接口控制芯片，用于替代Cypress 3013，深受工控領域國產化的喜愛。

相機特性參數

FPGA ISP算法

對于黑白傳感器，很多時候客戶希望拿到原始的RAW數據，即不經過任何處理的數據，由應用再去做最終的圖像處理。因此客戶需要可控曝光、增益等參數，以便在更好的條件下獲取更佳的圖像。

但對于彩色傳感器而言，如果客戶拿到的只是原始的RAW數據，那經過Bayer轉RGB之后，得到的只是暗綠色的圖像，離客戶最終可以用來做算法的圖像，還需要一系列圖像處理，這些圖像處理的流程，專業術語稱之為ISP（Image Signal Processor）。

憑借易靈思16nm鈦金系列FPGA高速、低功耗的特性，選用60K LUT的型號，相機在模組端完成了必要的ISP處理環節，相關的Pipeline如下所示：

備注：敬請期待，發布Tuning Tool...

3.國產U3相機硬件介紹

易靈思Ti60 FPGA SOM

思特微Sensor模組

方寸微USB3.0尾板

相機尺寸介紹

4.國產U3相機軟件介紹

驅動安裝

奧唯思的USB3.0相機，采用了libusb作為驅動，可無縫兼容Windows、linux、Andorid，方便在RK/全志等ARM平臺的移植。

打開資料包中給的USB_Driver文件夾，雙擊InstallDriver，即可一鍵完成驅動的安裝，隨后可以在設備管理器中加載，看到OVS的Camera設備。

軟件介紹

安裝好OVS_Camera驅動后，通過USB TypeC數據線，將相機接入PC，打開上位機，即可獲取圖像。以1080P60的SC2210為例，Windows客戶端采集圖像如下所示。

審核編輯：湯梓紅