Dispozitiv pentru înregistrarea imaginilor prin senzorii ADAS CAMERA Cond ucător științific: Absolvent Șl. Papazian Petru Vîlceanu Vlad 2 3 4 5… [631762]

1
UNIVERSITATEA “POLI TEHNI CA”
TIMIȘOARA
FACULTATEA DE ELECT RONICĂ ȘI TEL ECOMUN ICAȚII
DEPARTAMENT UL DE COMUNICA ȚII

LUCRARE DE LICENȚĂ

Dispozitiv pentru înregistrarea imaginilor
prin senzorii ADAS CAMERA

Cond ucător științific: Absolvent: [anonimizat]. Papazian Petru Vîlceanu Vlad

2

3

4

5
CUPRINS

CAPITOL I – SCOPUL LUCR ĂRII………………………………………………. ………………… …………. …..pag 7
CAPITOL II – INTRODUCERE……………………………………………… ……………………….. ………….. …pag 8
2.1-GENERALITĂȚI…………………………………………………………. …………………. …………… .pag 8
2.2 – DISPOZITIV DE ÎNREGISTRARE VIDEO ……….. …….. ………………………… ………. pag 9
2.3 – ADAS CA MERA…………………………………………………………………………………… …..pag 10
2.3.1 – GENERALITĂȚI………………………………………………………………………. ….pag 10
2.3.2 – PROTO COLUL I2C…………………………………………………………………… ….pag 11
2.3.3 – ARHITECTURĂ HARDWARE………………………….. …………………….. …..pag 12
2.3.4 – FUNCȚIILE CAM EREI VIDEO…………………………. ……………………. ……pag 13
2.3.5 – PARTE MECANICĂ A CAMEREI ………………… ………………………… …..pag 14
2.4 – CAMERĂ MULTIFUNCȚIONALĂ (MFC) ………………….. ……….. ……………… ……pag 15
2.4.1 – GENERALITĂȚI…………………………………………… …………………………. ….pag 16
2.4.2 – SCHEMA BLOC A CAMEREI MULTIFUNC ȚIONALE ……………. …..pag 17
2.4.3 – PART E MECANICĂ A DISPOZITIVULUI ……………………………….. ….pag 18
2.5 – PLACĂ DE DEZVOLTARE UTILIZATĂ: LATTICE MACH X02…………….. ….pag 19
2.5.1 – DISPOZITIV MACH X02……………………………………. …………….. ……… …pag 19
2.5.2 – CARACTERISTICI……………………………………………… …………………….. ..pag 20
2.6 – RASPBERRY PI 3……………………………………………………………. …………………….. …pag 21
2.6.1 – GENERALITĂȚI…………………………………………… ………………………….. …pag 21
2.6.2 – SPECIFICAȚII TEHNICE…………………………………… ………………. ………..pag 21

6
2.6.3 – DIMENSIUNI MECANICE…………………………………. …………………….. …pag 23
CAPITOLUL III – PARTE PRACTIC Ă – ADAPTOR………………………………………….. ………. ….pag 2 4
CAPITOLUL IV – TESTE REALIZATE ÎN CADRUL DISPOZITIVULUI DE ÎNREGISTRARE
4.1 – TESTE DSP(DIGITAL SIGN AL PROCESSING) ……………… …………………….. …..pag 29
4.2 – TESTARE SEMNALE DATE DE LA DSP LA MEMORIA DDR …………….. ……pag 35
CAPITOLUL V – CONCLUZII…………………………………………………………… …………………….. …..pag 43
CAPITOLUL VI – ANEXE……………………………………………………………………………………….. ……pag 44
CAPITOLUL VII – BIBLIOGRAFIE……………………. …………………………….. …………………….. …..pag 46

7
CAPITOLUL I
SCOPUL LUCR ĂRII

Proiectul de diplomă constă în realizarea unui dispozitiv de captare și stocare a imaginilor
folosind senzorii ADAS.
Obiectivul acestui proiect es te de a avea un dispozitiv care , la apăsarea unui buton, să preia
imagini RAW (10 imagini în 10 secunde) , stocând u-le într -o memorie, urmând a fi accesate și
vizualizate pe un display.
Am început prin a vedea ce rezoluție au imaginile, câte imagini se trimit într -o secundă, cu ce
viteză de scriere și de câtă memorie avem nevoie.
În cele din urmă, după calcule și aflarea mai multor informații, am ajuns la concluzia că avem
nevoie și de plăci de dezvoltare.
Am ales o placă de dezvoltare de la LATTICE cu un FPGA tip MACHX02 model 7000HE,
pentru a ne face conversia de la para lel la CSI2 și un RASPBERRY PI 3 , unde se vor stoca imaginile
pe microSD -ul său.
Pentru a stoca doar 10 imagini în 10 secunde este nevo ie de o mică schimbare în Lattice, în
FPGA, deoarece într -o secundă se transmit 30 cadre ( 30 imagini: 15 de rezoluție mare și 15 de
rezoluție mică). În funcție de imaginile alese (cele cu rezoluție mare sau mică) , este nevoie de o
anumită capacitate de m emorie și o viteză de scriere. Cu cât rezoluția imaginii este mai mare, cu atât
timpul de stocare este mai mare.

8
CAPITOLUL II
INTRODUCERE

2.1 – GENERALITĂȚI
În secolul nostru, senzorii de imagine sunt peste tot. Sunt prezenți în telefoanele mobile sub
formă integrată, în computere, în aparatele de fotografiat și multe alte locuri. De obicei, când se
achizi ționează un senzor de imagine, principala trăsătură de care se ține cont este număru l de pixeli,
exprimat în mega pix eli.
Toți senzorii de imagine moderni folosesc tehnologia siliconului. Siliconul este un
semiconductor care are între banda de valență și banda de conducție un bandgap, care este perfect
pentru captarea luminii în spectrul infraroșu vizibil și în apropiere. Există în literat ură senzori de
imagine bazați pe două tipuri de tehnologii, și anume senzori CCD (Charge Coupled Device) și
senzori CMOS (Complementary Metal -Oxide Semiconductor).

Figura 2.1 a) 1 b) 1 c) 1 d)
Figura 2.1 a) reprezintă ADAS CAMERA
Figura 2.1 b) reprezintă Camera Multifuncțional ă (senzorul)
Figura 2.1 c) reprezintă placa de dezvoltare LATTICE MACHX02
Figura 2.1 d) reprezintă placa de dezvoltare Raspberry PI 3

Un pixel, “pel”, este cel mai mic element adresabil din toate punctele unui afișaj, este cel
mai mic element controlabil al unei imagini reprezentate pe ecran. Adresa unui pixel corespunde
coordonatelor sale fizice.

9
2.2 DISPOZITIV DE ÎNREGISTRARE VIDEO
Schema bloc a dispozitivului

Figura 2.2 Schema bloc Camera Multifuncțională (MFC)
MFC= Camera Multifuncțională
LATTICE= Placa de dezvoltare LATTICE MACHX02
RASPBERRY PI 3= Placa de dezvoltare
FV= Frame Valid
LV= Lane Valid
SDA= Serial Data Line
SCL= Serial Clock Line
MFC este senzorul ADAS pri n care se face captura imaginii care este preluată de placa de
dezvoltare LATTICE MACHX02 prin: bus de date 12 biți și liniile de control: Frame Valid, Lane
Valid și Pixel Clock . În LATTICE se realizează conversia de la paralel (12 biți) la CSI 2( interfaț ă
serială camera,generația a 2 -a). Din LATTICE se transmite la RASPBERRY PI 3 unde se stochează
într-un microSD imaginea.
Folosim linii diferen țiale (+/ -) pentru a proteja datele de perturba ții.

10

2.3 ADAS CAMERA
2.3.1 GENERALITĂȚI
Senzorul de imagine cu tip CMOS

Dacă senzorii de imagine de tip CCD sunt proiectați
astfel încât ca sarcina să se miște din pixel în pixel p ână ajung
la circuitele de amp lificare de pe o placă externă, senzorul de
imagine de tip CMOS are integrat circui te amplificatoare
direct în celula de pixel. Acest lucru permite existența unei
arhitecturi de citire paralelă, unde fiecare pixel poate fi adresat
individual și citit paralel.

APTINA ARX550AT este un senzor de imagine
digitală CMOS(1/5 inch) cu pixeli activi 848H x
638V.Acesta capturează imagini în oricare interval liniar
sau interval dinamic ridicat, cu citire de rulare -obturator.
Include funcții sofisticate ale camerei, cum ar fi
expunerea automată de control. Este progr amabil ( 2 fire de
interfață serial ă ).
ARX550AT face fotografii clare și capacitatea sa
de a capta simultan un video continuu și frame -uri single, îl
face să fie perfect pentru o g amă largă de aplicații,inclusiv
camera ADAS.
APTINA ARX550AT poate funcționa în modul implicit sau programat pentru dimensiunea
cadrului, a câștigului și a altor parametrii. Ieșirea la modul implicit este de rezoluție complet ă a
imaginii (66 cadre pe secundă). În modul liniar, se emit date brute de 12 biți utilizând porturi de ieșire
paralele sau seriale (HiSPi). În modul dinamic, ieșirile pe 12 biți sunt comprimate folosind ieșire
paralelă. Figura 2.3 Adas Camera
Figura 2.4 Senzor CMOS realizat
cu metoda 3T (3 Tranzistoare)

11
Dispozitivul poate fi utilizat în modul video(master) sau î n cadru unic de declanșare. Semna lele
FRAME_VALID și LA NE_VALID sunt scoase la pini dedicați, împreună cu un semnal de tact
sincronizat, pentru pixeli, în modul paralel. ARX550AT include car acteristici suplimentare pentru a
permite reglajul specific fiecărei aplicații: offset, expunere reglabilă, corecție automată nivel negru.
Senzorul este proiectat să fun ționeze într -o gamă largă de temperatură( -40 °C la +150 °C)

Figura 2.5 Diagrama bloc a senzorului CCD și CMOS
[Sursa: Aptina, MT9M025:1/3 -Inch CMOS Digital Image Sensor Data -Sheet, www.aptina.com]

2.3.2 PROTOCOLUL I2C
Protocolul I2C
I2C (Inter -Integrated Circuit) este o interfa ță de comunicare serială inventată de Phi lips
Semiconductor, care este dotată cu multi -master, multi -slave și single -ended. I2C este o interfață de
bandă limitată și este o comunicație half duplex care folosește două linii cu open -drain, ambele
bidirecționale, SDA (Serial Data) și SCL (Serial Clo ck). Tensiunile de alimentare folosite sunt de 5V
sau de 3.3V, dar sistemul per mite și alimentarea cu alte tens iuni, se încearcă trecerea la 2.5V, iar în
viitor la 1.8V. Permite conectarea împreună a diverselor circuite integrate realizate prin proceduri
tehnologice diferite (NMOS, CMOS, I2L, TTL, etc.). Orice circuit conectat la linia de bus are o
adresă unică, un indicator R/W, un mecanism simplu de acceptare (ACK), emisie de tip broadcast
(difuzare) și fiecare poate fi un emi țător (master) sau receptor (slave).

12
2.3.3 ARHITECTURA HARDWARE
Arhitectura hardware
Arhitectura hardware a două circuite conectate la comunicația serială este ilustrată în figura de
mai jos. Liniile SDA și SCL sunt l egate la VCC prin intermediul a două rezistențe, numite rezistențe
de pull -up. Tranzistoarele din etajul de ieșire sunt în configurație open -drain/open -collector. Cele
două linii transportă informație între circuitele conectate la magistrală. Master -ul est e circuitul care
inițiază transferul de date pe magistrală și generează semna le de clock pentru a permite transferul de
date. În acel momen t, orice alt circuit adresat este considerat slave. Arbitrajul este procedura care
asigură că, în cazul în care unul sau mai mulți emi țători încearcă să controleze simultan magistrala,
doar unuia îi este permis acest lucru, iar mesajul câștigător să nu fie corupt.

Figura 2.6 Topologia bus -ului I2C
[Sursa: Aptina, MT9M025:1/3 -Inch CMOS Digital Image Sensor Data -Sheet, www.aptina.com ]
Structura Pixelilor
Matricea ARX550AT de pixeli este configurată ca 868 de coloane și 698 rânduri. Pixelii negri
sunt optic negru și sunt utilizați pentru a monitoriza intern,nivelul de negru din partea de sus, 24 de

13
rânduri de pixeli,6 rânduri sunt pentru corectarea nivelulu i de negru. Sunt 856 coloane și 656 pixeli
activi. Ajustarea pixelilor este făcută întotdeauna pentru versiunile monocrom sau color.
Zona activă este înconjurată de pixeli transparenți pentru a îmbunătăți uniformitatea imaginii. Nu toți
pixelii pot fi c itiți. În figura următoare se poate vedea timpul de ieșire pentru un pixel.

Figura 2.7 Timpul de iesire pentru un pixel

2.3.4 FUNCȚIILE CAMEREI VIDEO

➢ LDW (Lane Departure warning – Atenționare depășire linie)
– Cea mai apropiată distanță vizibilă la sol optim la 5.5 -6m
– Cea mai apropiată distanță vizibilă la sol, valoarea maximă 7.5m
– Atenționează in caz ca linia este depășită , in funcție de meniul selectat poate s ă și autocorecteze
– Condiția de start a camerei: alinierea camerei trebuie să fie raportată cu distanța de la sol

Figura 2.8 Atenționare depășire linie

14
➢ HLA ( Head Light Assist – Controlul automat al luminilor)
– Lumini la distanță de 24 m și înălțimi de 6m deasupra solului
– Condiția de start a camerei: alinierea camerei trebuie să fie raportată cu distanța de la sol
– Autoreglarea farurilor pentru a nu deranja conducătorul de pe contrasens

Figura 2.9 Controlul automat al luminilor

2.3.5 PARTE MECANICĂ A CAMEREI
Partea mecanică a fost proiectată pentru a da un design robust și pentru a disipa căldura de pe
placă, aceasta având adâncituri pentru a fi cât mai aproape de componentele care se încălzesc foarte
tare.
Transferul de temperatură de la componente la carcasă se face cu ajutorul pastei termice care are
proprietățile de a tr ansfera căldura (vezi figurile 2.10 a) și b) de mai jos)

Figura 2.10a) porțiunile gri reprezintă pasta termică b) carcasă cu adâncituri

15
Partea mecanică a carcasei este din plastic sau metal, la cererea clientului

Figura 2.11 a)vedere din față b)vedere din spate

2.4 CAMERA MULTIFU NCȚIONALĂ (MFC)
În figurile de mai jos ( 2.12 a și b ) putem vedea cum arată fizic senzorul Adas ( camera
multifuncțională ) , populat cu componente, pe față și spate.

Figura 2.12 a)PCB asamblare spate Figura 2.12 b)PCB asamblare față

16
2.4.1 GENERALITĂȚI
Domenii tipice de aplicare:
– Simplă protecție anti -coliziune pentru vehiculele de toate felurile (în special autonomă).
– Distanță de supraveghere și viteză
– Recunoaștere de marcare, recunoaștere a semnalelor de trafic
– Funcții multiple prin recunoașterea imaginilor, evaluarea imaginii și urmărire
– Sistem de monitorizare zonă, cartografiere zonă, detector de mișcare
– Recunoaștere de contrast și benzi, traficul de măsurare a lățimii benzii
Robustul MFC este proiect at pentru sarcini diferite prin algoritm complex, determinat de
recunoaștere a imaginilor și evaluare a imaginii precum și de urmărire adecvată pentru măsurarea
distanțelor, a vitezei și de recunoaștere a marcajelor benzii de circulație,semne de circulație ,spoturi
luminoase. O caracteristică specială : multiplele funcții și versalitatea în aplicațiile sale la zi și noapte.

17
2.4.2 SCHEMA BLOC A CAMEREI MULTIFUNCȚIONALE

Figura 2.13Schema bloc a MFC

18
2.4.3 PARTEA MECANICĂ A DISPOZITIVULUI
În scopul reducerii reflexiei directe în cameră, capacul luminii parazite trebuie să aibă o
rugozitate de Rz = 63um. Măsurile pentru înălțime ar trebui să fie 0.2 -0.4 mm. Se recomandă să se
folosească un material de tip pânză neagră, care are caracteristic i de absorbție a luminii

Figura 2.14 Parte mecanică văzut din față
Pentru consolă (interfața vehiculului) este de asemenea recomandat să se pună în aplicare
măsuri sau rugozități a suprafeței specifice în suprafețe frontale, laterale și de fund în jurul FoV.

Figura 2.15 Parte mecanică
Zonele de
aplicare a forței
Zonele de
aplicare a forței

19

2.5 PLACA DE DEZVOLTARE UTILIZATĂ: LATTICE MACHX02
2.5.1 DISPOZITIVUL MACH X02
Această placă are în prezent FPGA MachX02 -7000HE care ofer ă o tehnologie Flash
încorporată pentru funcționarea instantanee, non -volatilă, într -un singur cip. Numeroase funcții de
sistem sunt incluse, cum ar fi două PLL și 256 kbiti de RAM, plus implementări I2C, SPI,
temporizator/contor și utilizator de memorie Flash. Flexibil, performanță înal tă, include LVDS și de
asemenea surse de interfață sincronă de memorie DDR/DDR2/LPDDR DRAM. Pachetul de 144 pini
TQFP oferă până la 114 utilizări I/Os într -un factor de formă 20mm x 20mm. Electricitatea statică
poate scurta durata de viață a componentelor electronice.

Figura 2.16 Placa de dezvoltare de la Lattice cu un FPGA tip MACHX02 model 7000HE

20

2.5.2 CARACTERISTICI
• Arhitectura logică :
-6 dispozitive, 256 la 6864 LUT4s și 18 la 334 I/Os
• Aparate Ultra de redus de energie
– procesul de putere mică avansată 65nm
– modul stand -by și alte opțiuni de economisire a energiei
• Suport îmbunătățit la nivel de sistem:
– TraceID unic pentru urmărirea sistemului
– Alimentare singulară cu funcționare extinsă
Figura 2.17a)
Figura 2.17b)

21
Figurile de mai sus 2.17(a si b) descriu cum sunt numerotați pinii și care sunt folosiți pentru masă (GND).
Pinii de pe placă sunt împărțiți în 4 blocuri (J2,J4 si J3,J5).
2.6 RASPBERRY PI 3
2.6.1 GENERALITĂȚI
Raspberry PI este un mini calculator de dimensiunea unui card de credit , capabil să ruleze
Linux sau alte sisteme de operare dedicate, care poate avea diverse utilizări,de la un simplu desktop
la un media center sau sistem de automatizări.
Conectarea unui monito r
Înainte de a începe să se utilizeze Raspberry PI, este nevoie de conectarea unui display.
Acesta suportă: HDMI video și DSI video. HDMI este ușor accesibil, pe când DSI are nevoie de
unelte video de hardware specializate.
Flashing pentru cardul SD
Pentru a prepara un SD gol pentru a fi utilizat de Raspberry PI, va trebui să existe un sistem
de operare pe card. Deoarece este mai complicat ca pur și simplu glisare și fixare fișiere pe
card,procesul de flash va dura câteva minute.
2.6.2 SPECIFICA ȚII TEHNICE

Specificațiile tehnice se pot observa și în fig ura 2.18:
Quad Core CPU
1GB RAM
1.2GHz Board Clock Speed Broadcom BCM2837 64bit CPU
40 GPIO Pins
4 x USB 2 Ports
4 Pole Stereo Output
HDMI Port
10/100 Ethernet
Micro SD Card Slot
BCM43143 WiFi si Blu etooth Low Energy (BLE) pe plac ă
Port CSI pentru camera

22

WiFi
40-pin GPIO header
MIPI DSI for Raspberry Pi touch screen display
MIPI CSI for Raspberry Pi camera
Power Supply – 5V up to 2.4A via micro USB port
Dimensions – 85 x 56 x 17 mm

Figura 2.18 Specificații tehnice

Raspberry Pi este o minune în miniatură, de putere de calcul considerabilă. Este capabil să facă
lucruri uimitoare.
Procesorul din “inima” PCB -ului este un Soc (System on Chip), procesor multimed ia
Broadcom BCM2835. Acest lucru înseamnă că marea majoritate a componentelor sistemului,

23
inclusiv unitățile centrale și de procesare grafică, audio și hardware -ul de comunicații sunt construite
pe acea componentă ascunsă sub chip -ul de memorie de 256MB.

2.6.3 DIMENSIUNI MECANICE
Acestea sunt dimensiunile pl ăcii Raspberry PI 3.

Figura 2.19 Dimensiuni mecanice

24

CAPITOLUL III
PARTEA PRACTIC Ă
ADAPTOR DE LA INTERFAȚĂ PARALELĂ LA INTERFAȚĂ
SERIALĂ

Figura 3.1 Schema bloc a adaptorului
Descrierea adaptorului
Conectorul central primește date de la cameră și le trimite la Lattice. Lattice -ul le prelucrează
și convertește din paralel în serial și le trimite către procesor (Raspberry PI 3).
SCL este un timp care ne arată că la 1s se transmit dat e, la următoarea secundă alte date.
Dispozitivele digitale au nevoie de un clock ( clock -ul este generat de un oscilator ). SCL este doar
pentru comunicație. PIXEL CLOCK – ajută la sincronizarea datelor video.
FV=Frame Valid

25
LV=Lane Valid
SDA=Serial Data L ine
SCL=Serial Clock Line
Pentru a realiza partea practică, am început prin a face schema electrică a adaptorului.
Figura 3.2 Schema electrică a adaptorului

26
Figura 3.3 Schema electrică a conectorului

Figura 3.4 a) fișier de fabricare,partea din spate b) fișier de fabricare, partea din față
Figurile de mai sus reprezintă layout -ul realizat în Pads Layout,în urma realizării schemei
electrice, fiecare componentă respectând specificațiile tehnice de PCB. Layou t-ul a fost făcut manual.
După realizarea Layout -ului , am trecut la realizarea practică, aceasta incluzând următorii pași:
– imprimarea pe folie transparentă a fișierelor de fabricare
– transferarea imagi nii pe PCB cu ajutorul lămpii cu ul traviolete
– developarea PCB
– corodare PCB
În figurile de mai jos se poate vedea realizarea practică:

27

Figura 3.5 a) developare,partea din spate b) developare, partea din față
După realizarea PCB -ului, am trecut la găurirea VIAs care au fost r ealizate manual și
popularea componentelor.

Figura 3.6 reprezintă placa populată de componente.

28

Figura 3.7 a) îmbinare adaptor cu Lattice Figura b) îmbinare adaptor cu Lattice

Figurile de mai sus (3.7 a si b) arată cum am atașat partea practică (ada ptorul) la placa de
dezvoltare Lattice Mach X02 cu ajutorul pinilor.

Figurile 3.8 (a și b) reprezintă adaptorul. Toate plăcile sunt conectate după cum se poate
observa: ( Adas Camera prin panglică la MFC, MFC printr -un conector la Adaptor, care le rândul lui
este conectat cu ajutorul pinilor la Lattice Mach X02; tot de la Adaptor cu ajutorul unei panglici se
conectează și Raspberry PI 3).

Figura 3.8 a)asamblare dispozitiv

29

Figura 3.8 b) asamblare dispozitiv

CAPITOLUL IV
TESTE REALIZATE ÎN CADRUL DISPOZITIVULUI DE
ÎNREGISTRARE
4.1 Teste DSP
Mai jos este prezentat modulul de DSP(Digital Signal Processing), care se bazează pe TI
Vision Low, care a fost testat în raport cu cerințele modulului VIN DSP. Interfața VIN(Video IN)
este folosită pentru a primi d ate de imagine.
Semnal
FVALID_RIGHT
LVALID_RIGHT
PCLK_RIGHT
VIDEO_DATA_RIGHT[0]
VIDEO_DATA_RIGHT[6]

Măsurători de sincronizare:

30
– Utilizarea măsurării punctelor din tabelul de mai sus , măsurăm intrarea pentru
IC5000 (DSP) în timpul transferului de date video din imagine.

VIN timp de intrare
Figura 4.1 timp de intrare

VIN Clock
Figura 4.2 Clock

Tabel 1: Măsurători de tensiune

Parametru / Ce este măsurat ? Valori a șteptate Valori măsurate Rezultate
MIN TYP MAX @-40șC @25șC @85șC
LVALID_RIGHT
High Level 1.2285V – 2.1V
1.86
pass
LVALID_RIGHT
Low Level -0.3V – 0.5985V
-17m
pass
FVALID_RIGHT
High Level 1.2285V – 2.1V
1.87
pass
FVALID_RIGHT
Low Level -0.3V – 0.5985V
-11m
pass
PCLK_RIGHT
High Level 1.2285V – 2.1V
1.86
pass

31
Parametru / Ce este măsurat ? Valori a șteptate Valori măsurate Rezultate
MIN TYP MAX @-40șC @25șC @85șC
PCLK_RIGHT
Low Level -0.3V – 0.5985V
-15m
pass
VIDEO_DATA_RIGHT [0]
High Level 1.2285V – 2.1V
1.87
pass
VIDEO_DATA_RIGHT [0]
Low Level -0.3V – 0.5985V
-11m
pass
VIDEO_DATA_RIGHT [6]
High Level 1.2285V – 2.1V
1.87
pass
VIDEO_DATA_RIGHT [6]
Low Level -0.3V – 0.5985V
-13m
pass

În tabelul de mai sus, avem mai mulți parametrii, fiecare pentru Low Lever și High Level . Am
făcut teste pentru a afla dacă valorile de la 25șC se află între valoarea minimă și valoarea maximă
așteptată.
În coloana „Rezultate” punem pass dacă valoarea măsurată este în intervalul minim -maxim, iar fail
dacă valoarea măsurată este sub minim sau peste maxim.
Măsurători pe osciloscop:

32

Măsurători pentru PCLK_RIGHT
• Canal 1 (500mV/div) – PCLK_RIGHT;
Figura 4.3 PCLK_RIGHT
În figura de mai sus, avem semnalul pe osciloscop pentru PCLK_RIGHT. Este un semnal de
tact, dreptunghiular, cu o frecvență medie de 45MHz. Am setat parametrii de achizitie ai semnalului
pe osciloscop: 500mV/div,timebase -20ns, 10ns/div și -1.000 V offset.

Valoarea la top este 1.86 V și la base este -15.461 mv.

33

Măsurători pentru Ts(time setup)pentru LVALID_RIGHT
• Canal 1 (500mV/div) – PCLK_RIGHT;
• Canal 2 (500mV/div) – LVALID_RIGHT;
Figura 4.4 LVALID_RIGHT
În această măsurătoare avem :
– Pe canalul 1: 500 mv/div, 10 ns/div , timebase 30ns și offset -1.000V
Semnalul reprez entat de acest canal este cu culoarea galbenă și este PCLK_RIGHT
Frecvența este de 45 Mhz, Top de 1,86V și Base de -17,19mV.
– Pe canalul 2: 500 mv/div, 10 ns/div , timebase -30ns și offset -1.000V
Semnalul reprezentat de acest canal este cu culoare roz și este LVALID_RIGHT
Frecvența este de 45 Mhz, Top de 1,86V și Base de -17,19mV.
Culoarea galbenă este clock -ul (PCLK_RIGHT). Frecvența acestuia este obținută folosind
semnalul MCLK(master clock – vine de la micro -controller către modulul de imagine). Culoarea roz
este LVALID_RIGHT, care are rolul de a afișa o linie dintr -un cadru de imagine.

34

Măsurători pentru Ts(setup time)pentru
VIDEO_DATA_RIGHT0
• Canal 1 (500mV/div) – PCLK_RIGHT;
• Canal 2 (500mV/div) – VIDEO_DATA_RIGHT0;
Figura 4.5 VIDEO_DATA_RIGHT0 (Time set up)
În această măsurătoare avem :
– Pe canalul 1: 500 mv/div, 10 ns/div , timebase 30ns și offset -1.000V
Semnalul reprezentat de acest canal este cu culoarea galbenă și este PCLK_RIGHT
Frecvența este de 45 Mhz, Top de 1, 87V și Base de -11,54mV.
– Pe canalul 2: 500 mv/div, 10 ns/div , timebase 30ns și offset -1.000V
Semnalul reprezentat de acest canal este cu culoare roz și este VIDEO_DATA_RIGHT0
Frecvența este de 45 Mhz, Top de 1,87V și Base de -11,54mV.
S-a măsurat timpul de „set up” , adică timpul de când s -a stabilizat nivelul de tensiune al
semnalului de date(culoarea roz) până când a apărut frontul crescător al semnalului de tact(culoarea
galbenă). Acesta este timpul în care nivelul de tensiune al dat elor trebuie să fie stabil pentru a putea fi
citit corect.

35

Th Măsurători pentru VIDEO_DATA_RIGHT0
• Canal 1 (500mV/div) – PCLK_RIGHT;
• Canal 2 (500mV/div) – VIDEO_DATA_RIGHT0;
Figura 4.6 VIDEO_DATA_RIGHT0 (Hold time)
În această măsurătoare avem :
– Pe can alul 1: 500 mv/div, 10 ns/div , timebase 10ns și offset -1.000V
Semnalul reprezentat de acest canal este cu culoarea galbenă și este PCLK_RIGHT
Frecvența este de 45 Mhz, Top de 1,87V și Base de -11,18mV.
– Pe canalul 2: 500 mv/div, 10 ns/div , timeba se 30ns și offset -1.000V
Semnalul reprezentat de acest canal este cu culoare roz și este VIDEO_DATA_RIGHT0
Frecvența este de 45 Mhz, Top de 1,87V și Base de -11,18mV.
S-a măsurat timpul de „hold” , adică timpul cât trebuie să rămână stabil nivelul de tensiune al
semnalului de date(culoarea roz) după ce a apărut frontul crescător al semnalului de tact(culoarea
galbenă)

36
4.2 Testare semnale date de la DSP la memoria DDR

Scopul acestui test este de a verifica parametrii următoarelor semnale : MCASP_DATA0,
MCASP_DATA7, MCASP_ACLKX, MCASP_AFSX, MTI_ACTIVE_DSP
Parametrii semnalelor care trebuie verificați în acest test sunt:
– Intrare de înaltă tensiune (VI_H)
– Intrare de joasă tensiune (VI_L)
– Frecvență MCASP_ACLKX(F)
– Setup/hold time (Ts/Th ).
– Timpul de întârziere între pachetele SW (Td)

Sumarul rezultatului:
– Orice deviații de la rezultatele așteptate
– Defecte detectate sau nedetectate
– Tensiune/Curent/Semnal/Offset în afara intervalului
– Evenimente neașteptate
– Circumstanț ele evenimentelor detectate ( puls Indus, tensiune, temperatură , mediu, etc. )

Tabel 1 : Măsurători de tensiune:

Semnal
MCASP_ACLKX
MCASP_AFSX
MCASP_DATA1
MCASP_DATA2
MCASP_DATA5
MCASP_DATA6
MCASP_DATA7
MTI_ACTIVE_DSP

37

Punctul de măsurare pentru MCASP_ACLKX
Figura 4.7 Punctul de măsurare pentru MCASP_ACLKX
Traseele de semnal dintre FPGA și memoria RAM sunt realizate pe un layer(strat) intermediar
(între straturi) deoarece aceste două componente au capsulă BGA (ball grid aray ) și conexiunile nu
pot fi realizate altfel. Din acest motiv semnalele sunt foarte greu de măsurat, dacă nu există un via ( o
gaură metalizată care face trecerea între straturi) unde să se poată folosi sondă de osciloscop pentru
măsurare.
Se poate vedea semnalul MCASP_ACLKX , în figura de mai sus ( este marcat punctul unde el
poate fi măsurat )

Figura 4.8 Succesiunea dintre pachetele de date

Succesiunea dintre pachetele de date

38
Un cadru de date durează 1.7us. Transmisia începe în momentul în care semnalul
„Mcasp_aclkx” este în „1” logic. Datele se transmit paralel pe cele 10 linii de date.

Procedura de măsurare a timpului de așteptare

Figura 4.9 Procedura de măsurare a timpului de așteptare

MCASP_ACLKX= clock (semnal de tact)
MCASP_FSX= frame syncronization
MCASP_AXR_0= date
MCASP_AXR_1= date

– Ts reprezintă timpul de „set up” și se măsoară referențial la frontul descrescător al
semnalului MCASP_ACLKX
– Th reprezintă timpul de „hold” și se măsoară referențial la frontul descrescător al semnalului
MCASP_ACLKX
Ts și Th sunt timpi „pereche”.

39
Table 2: Măsurători de tensiune

Parametru / Ce este măsurat ? Valori a șteptate Valori măsurate Rezultate
MIN TYP MAX @40șC – @25șC @85șC
MCASP_ACLKX
VI_H 0.8
4.1
1.73V
pass
MCASP_ACLKX
VI_L -0.5
0.38
0.03V
pass
MCASP_DATA1
VI_H 0.8
4.1
1.75V
pass
MCASP_DATA1
VI_L -0.5 0.38
0.06V
pass
MCASP_DATA2
VI_H 0.8
4.1
1.76V
pass
MCASP_DATA2
VI_L -0.5
0.38
0.06V
pass
MCASP_DATA5
VI_H 0.8
4.1
1.76V
pass
MCASP_DATA5
VI_L -0.5
0.38
0.06V
pass
MCASP_DATA6
VI_H 0.8
4.1
1.75V
pass
MCASP_DATA6
VI_L -0.5
0.38
0.05V
pass

În tabelul de mai sus avem reprezentate câteva semnale de nivele High și Low . Acestea sunt
măsurate la temperatură de 25 șC. Valorile obținute trebuie să se încadreze între valorile așteptate
minime și maxime pentru a putea avea un rezultat „pass” în caz contrar în coloană „Rezultate” se va
scrie „fail”.

40
Măsurători pe osciloscop :

MCASP_ACLKX
• Canal 1 (500mV/div) – MCASP_ACLKX;

Figura 4.10 MCASP_ACLKX

În figura de mai sus este semnalul MCASP_ACLKX (culoare albastră). Este un semnal
dreptunghiular. Măsurătoarea s -a făcut pe canalul 1, 500mV/div, 50ns/div și frecvența de 10 Mhz.
Pentru a vedea cât de stabilă este perioada semnalului, am așteptat ca osci loscopul să facă 490
de achiziții.

41

MTI_ACTIVE_DSP
• Canal 1 (500mV/div) – MTI_ACTIVE_DSP;

Figura 4.11 ACTIVE_DSP

MTI= measurement test interface (interfața testului de măsură)

În figura de mai sus este semnalul MTI_ACTIVE_DSP (culoare albastră). Este un semnal
dreptunghiular. Măsurătoarea s -a făcut pe canalul 1, 500mV/div, 1us/div
Am măsurat cu ajutorul cursorilor, timpul cât semnalul este pe „0” logic.
Se poate observ a că este un semnal de enable,care activează interfața de testare. Este un
semnal care vine de la micro controller.

42

Ts măsurători pentru MCASP_DATA1
• Canal 1 (500mV/div) – MCASP_ACLKX;
• Canal 2 (500mV/div) – MCASP_DATA1;
Figura 4.12 MCASP_DATA1
În această măsurătoare avem :

– Pe canalul 1: 500 mv/div, 25 ns/div
Semnalul reprezentat de acest canal este cu culoarea albastră și este MCASP_ACLKX
Frecvența este de 10 Mhz.
– Pe canalul 2: 500 mv/div, 25 ns/div
Semnalu l reprezentat de acest canal este cu culoare roz și este VIDEO_DATA_RIGHT0
Frecvența este de 10 Mhz.

43
S-a măsurat timpul de „set up” pentru semnalul de date MCASP_DATA1(culoarea roșie).
MCASP_ACLKX(culoarea albastră) reprezintă clock -ul(semnal de tact), iar achiziția datelor se face
pe front negativ.
Ts este aproximativ 50ns ( ∆t).

44
CAPITOLUL V
CONCLUZII

Această lucrare a urmărit descrierea unui sistem care p reia informația de la un senzor
de cameră și o stochează pe o placă adițională ( Raspberry PI 3).
Pentru aceasta a fost nevoie de un adaptor pentru a conecta cele 3 module (senzorul MFC,
Lattice Mach X02 și Raspberry Pi 3),configurarea pinilor adaptorului s -a realizat în concordantă cu
indicațiile din data -sheet și a fost adaptat pentru a îndeplini funcția dorită.
Transmiterea și recepționarea datelor de mare viteză se poate realiza și cu ajutorul
modulului de FPGA care se găsește pe Lattice Mach X02.
În prima parte a acestei lucrări s -au descris fundamente teoretice, care constituie baza
proiectului realizat. În a doua parte s -a prezentat aplicația propriu -zisă și testarea proiectului.
Ca și principale concluzii, se pot spune:
– avantajul major este acela că se poate realiza transmiter ea și recepționarea datelor
video de mare viteză folosind FPGA, diferența constă în felul de prelucrare a lor și protocolul de
transmisie
– s-a permis minimizarea cablajului imprimat dato rită alegerii corespunzătoare a
componentelor;
– nu am reușit atingerea obiectivului de a avea un dispozitiv care ,la apăsarea unui
buton, să preia imagini RAW (10 imagini în 10 secunde) , stocându -le într-o memorie, urmând a fi
accesate și vizualizate pe un display.
– proiectul este încă în dezvoltare urmând să fie implementat soft -ul aferent aplicației
– proiectul este un concept care se dorește a fi utilizat de către Continental Automotive

45
CAPITOLUL VI
ANEXE

Raspberry PI 3
INTERFAȚARE

Figura 6.1 Conectori de interfațare
In figura 2 9 se poate observa interfata HW de la Raspberry se face prin cei 40 de pini care au
urmatoarele func ții:

– 24x – GPIO pini
– 2x – SPI
– 1x – I2C
– 2x – 5V power
– 2x – 3V3 power
– 8x – GND

46

Figura 6.2 Interfațarea Raspberry cu alte componente

Parte practică : Adaptor

Figura 6.3 a) traseu pentru spate b) traseu pentru față
Cablajul este imprimat și scos la xerox pe o folie.

47
CAPITOLUL VII
BIBLIOGRAFIE
[1] LatticeMico32

https://en.wikipedia.org/wiki/LatticeMico32

[2] MachXO2™ Family Data Sheet

https://www.google.ro/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwjF_e7a8
6vNAhWEaxQKHRIRBzsQFgggMAE&url=http%3A%2F%2Fwww.latticesemi.c om%2F~%2F
media%2FLatticeSemi%2FDocuments%2FDataSheets%2FMachXO23%2FMachXO2FamilyDat
aSheet.pdf%3Fdocument_id%3D38834&usg=AFQjCNGHeJqBcs8mpL12kRfNDWglA6G25g&s
ig2=MGm_6pJud6_cfACVb6WM_A&bvm=bv.124272578,d.d24&cad=rja

[3] Lattice MachXO2 -7000HE Breakout Board

http://eu.mouser.com/new/Lattice -Semiconductor/lattice -machxo2 -breakoutboard/

[4] RASPBERRY PI 3: SPECS, BENCHMARKS & MORE

https://www.raspberrypi.org/magpi/raspberry -pi-3-specs -benchmarks/

[5] Raspberry Pi

https://en.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi

[6] Raspberry Pi 3 Model B Technical Specifications

https://www.element14.com/community/docs/DOC -80899/l/raspberry -pi-3-model -b-technical –
specifications

[7] The Camera Link camera interface
http://www.volkerschatz.com/hardware/clink.html
[8] Camera Link

https://en.wikipedia.org/wiki/Ca mera_Link

[9] Adas Camera, Continental Automotive, Dragan (Soimu) Cristina, Timisoara

[10] MFC431 Mono Platform,Hardware, Continental Automotive, Timisoara

[11] MFC431 Hardware, blockdiagram, Continental Automotive, Timisoara

[12] Aptina, MT9M025:1/3 -Inch CMOS Digital Image Sensor Data -Sheet, www.aptina.com