基于高通QCS610视觉智慧平台之智慧摄像头应用

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基于高通QCS610视觉智慧平台之智慧摄像头应用


QCS610规格简介

       高通的人工智能 (AI) 引擎和异构计算架构中，专为边缘物联网应用设计，包括高达八核Qualcomm® Kryo™ 460 CPU、Qualcomm® Adreno™ 612 GPU 和 Qualcomm® Hexagon™ DSP 的组合，并搭配高通PM6150、PM6150L电源管理IC，实现低功耗、电源最佳化及高运算能力。

       影像显示方面，提供1x 4 lane DSI DPHY 1.2，最高2520x1080 60 fps和Display Port，r分辨率可达1920x1200 60 fps。另一方面在影像输入部分，采用高通Qualcomm Spectra™ 250L 影像处理器 (image signal processor, ISP)，提供3组4 lane (or 4+4+2+1), DPHY1.2, CPHY 1.0，并支持时域降噪 (Temporal Noise Reduction, TNR)、交错的高动态范围 (Staggered High-Dynamic Range, sHDR)、电子式防手震 (Electronic Image Stabilization, EIS)、镜头畸变校正 (Lens Distortion Correction, LDC)等功能。

    至于IO界面有Ethernet RGMII、802.11a/b/g/n/ac、Bluetooth 5.0、SD3.0、USB3.1、USB2.0等标准，其规格简表如图1-1、表1-1:

表 1‑1 QCS610 规格表

QCS610
CPU		Kryo 460: 64-bit Octa-cores, 2x Gold (2.2GHz) + 6x Silver (1.8GHz)
GPU		Adreno 612 @ up to 845MHz ; API Support: Vulkan® 1.1, OpenCL™, OpenGL® ES 3.2
Audio Playback		Hi-Res/192kHz, Native 44.1kHz, audio on dedicated DSP
Compute DSP		Hexagon DSP with 2 Hexagon Vector eXtensions (HVX), 1.1Ghz
Sensor DSP		Hexagon DSP based
Memory		2x 16-bit LPDDR4.x 1804MHz
PMIC		Qualcomm® PM6150 + Qualcomm® PM6150L
Display	Resolution	2520x1080 60 fps + 1920x1200 60 fps (External)
	Interface	1x4 lane DSI DPHY 1.2 support + DP over USB-C (external)
Camera	Performance	Image Signal Processor: Qualcomm Spectra™ 250L image signal processor, 14-bit, 24MP (2x ISP/16+16MP), 4K30 IQ improvement: MCTF, TNR, sHDR, EIS, LDC, Dewarp, Zoom
	Interface	CSI 4+4+4 lane (or 4+4+2+1), DPHY1.2, CPHY 1.0
Video	Decode	4K30 8-bit: H.265(HEVC)/VP9
	Encode	4K30 8-bit HEVC
Location		GPS/GLONASS, BeiDou, Galileo
Wired/Wireless Connectivity		Ethernet RGMII Integrated 1x1 802.11a/b/g/n/ac and Bluetooth 5.0 FM
Storage		eMMC 5.1, UFS 2.1 Gear3 1-lane, SD 3.0
Peripherals		1x USB3.1 Type-C with Display Port and USB 2.0
Technology / Package		11nm, 12x11.1x0.92mm non-PoP

• 名词翻译
  

TNR : Temporal Noise Reduction 时域降噪

sHDR : Staggered High-Dynamic Range 交错的高动态范围

EIS : Electronic Image Stabilization 电子式防手震

LDC : Lens Distortion Correction 镜头畸变校正

QCS610 SOM简介

    本单元专注在QCS610 SOM的介绍，内容浓缩高通多份技术文件，例如有关特性、引脚定义、机械和电气设备特性的信息，请参阅QCS610/QCS410设备规格DOC# 80-PL052-1。透过文件整理后，能让硬件技术人员在最短的时间, 透过此份内容, 初步了解高通各IC的相关性和一般pin脚功能定义组态，如I2C、SPI、UART….等。

    此外内容会尝试以图表型式来表达意义及相关性，而参考的文件会紧接着图表，方便读者能更深入地了解其前后文的意涵。其次编排顺序上，依次为SOM功能方块图、SOM PIN脚编排及名称、SOM IO规格及功能、电源与充电、无线通讯测试报告(BT + WiFi 2.5G/5G Hz)。

    但因有些内容无法在这说明，诸如SOM PIN脚编排及名称、SOM IO规格及功能、电源与充电，部分无线测试报告，若想取得详细资料，请洽诠鼎科技公司。

QCS610 SOM组成架构

    SOM功能由高通QC610主芯片、PM6150+PM6150L PMIC、无线通讯芯片WCN3980和eMCP (4GB LPDDR4X + 64GB eMMC)所组成，如图2-1所示。

    首先，PM6150与PM6150L均为PMIC ( power management IC ) 针对QCS610 芯片组进行了电源管理优化，其中PM6150为主控部分，掌管系统电源开关、电池充放电、供给系统各部时钟及供应系统多组电压(refer to PM6150规格DOC# 80-PH856-1 Rev. K) ; 其搭配的PM6150L主要角色除了提供多组电源及一组Buck or Boost(BoB)电源，也提供LEDs驱动电源(refer to PM6150L规格DOC# 80-PG281-1 Rev. L) 。

    高通WCN3980为1X1, 2.4G/5G band 无线前端IC，与QCS610搭配后可支持WiFi 802.11a/b/g/n/ac and Bluetooth 5.0，使产品成为无线连网装置。

    最后，主芯片QCS610除了高效能、低功耗和硬件神经网络加速器外，亦提供多样化、多组数IO界面，如MIPI-CSI、MIPI-DSI、USB3.0、USB2.0、I2C、SPI、UART、I2S等，此外，广泛的GPIO脚PIN可以帮助设计者灵活的应用及布局PCB，减少绕线发生，降低EMI发生因素。

AIT QCS610 SOM Feature

QCS610 SOM
CPU		Kryo 460: 64-bit Octa-cores, 2x Gold (2.2GHz) + 6x Silver (1.8GHz)
GPU		Adreno 612 @ up to 845MHz ; API Support: Vulkan® 1.1, OpenCL™, OpenGL® ES 3.2
Compute DSP		Hexagon DSP with 2 Hexagon Vector eXtensions (HVX), 1.1Ghz
Audio Playback		Hi-Res/192kHz, Native 44.1kHz, audio on dedicated DSP
Sensor DSP		Hexagon DSP based
Memory		32Gb LPDDR4.x
		64GB eMMC5.1
Wireless Connectivity		Integrated 1x1 802.11a/b/g/n/ac Bluetooth 5.0
PMIC		Qualcomm® PM6150 + Qualcomm® PM6150L
Display	Resolution	2520x1080 60 fps
	Interface	1x4 lane DSI DPHY 1.2 support
Camera	Performance	24MP (2x ISP/16+16MP), 4K30 IQ improvement: TNR, sHDR, EIS, LDC
	Interface	CSI 4+4+4 lane (or 4+4+2+1), DPHY1.2, CPHY 1.0
Video	Decode	4K30 8-bit: H.265(HEVC)/VP9
	Encode	4K30 8-bit HEVC
SOM Size		40 mm x 45 mm

No.	IO name	Port	Description
1	802.11a/b/g/n/ac Bluetooth 5.0	1	1x1 antenna
2	RGMII	1	One RGMII interface with MDIO for Ethernet with AVB (1.8 V only for RGMII and MDIO)
3	SPI	4	SPI interface – 4 on GPIO and 2 on LPI for cameras, sensors, and so on; dedicated controller for each port
4	UART	2	UART interface 4 on GPIO – 3 on LPI island for sensors
5	I2C	4+2	>> I2C interface – 4(6) on GPIO and 1 on LPI for touch, sensors, and so on; dedicated controller for each port >> Two dedicated I2C interfaces for camera
6	SD	1	4-bit SDC2 for SD Card 3.0
7	USB3.0	1
8	USB2.0	1	Option(Host)
9	CSI	3	2 ports 4 lanes ; 1 port 2 lanes
10	DSI	1	1 port 4 lanes
11	DMIC	2
12	GPIOs	20
13	I2S	2	1 is for WCD9370

硬件设计说明

线路图分成两部分 :

一为主核心线路 ;另一部分为周边应用(不在此次介绍)，如图2-2，。

• 主核心芯片框架图( QCS610+eMCP+PM6150+PM6150L+WCN3980 ) :
  

图 2‑1

• 周边应用框架图(WCD9370 Audio CODEC+WSA8815 Audio AMP+LT9611 HDMI transmitter+KSZ9031RNXIA Gigabit Ethernet PHY):
  

图 2‑2

• QCS610 SOM位置说明
  

PCB layout

• AIT QCS610 SOM Dimension and Placement
  

• PCB叠构 :
  

• 阻抗控制表
  

QCS610无线通讯测试

    无线通讯测试方式是透过LITEPOINT的IQxel-MW设备针对WiFi-2G/5G频段及调变方式做整体测试，内容概括整体效能，诸如输出功率、频率偏差、EVM值等，也包含频谱遮罩和误差向量幅度星座图，如附图。

• IQxel测试仪器架设图
  

• IQxel 2.4G效能、频谱遮罩和误差向量幅度星座图
  

2.4G OFDM TX效能表


2.4G OFDM频谱遮罩


2.4G OFDM EVM星座图

• IQxel 5G效能、频谱遮罩和误差向量幅度星座图
  

5G OFDM TX效能表


5G OFDM频谱遮罩


5G OFDM EVM星座图


Pre-scan EMI

    本单元测试分为两部分，如下图5-13红色框。一为针对无线通讯发射状态做接触式量测，目的在于检测主频旁的谐波(harmonic)及输出功率，一般在Conducted Emission (CE)阶段符合法规，则在辐射量测(Radiated Emission)也会符合法规。二为针对系统做辐射测试 (Radiated Emission, RE)，此部分需在辐射暗室(Chamber)进行。

• 电磁相容测试相关项目
  

Conducted Emission

    Conduction部分架设

• 频谱分析仪架设图
  

• 测试结果图
  

2.4G Power conduction


5G Power Conduction


Radiated Emission

       产品做EMI中的辐射传导测试时，需在暗室下进行，而大联大控股目前的暗室是7X4X3规格，搭配的测试设备如后续图显示。一般扫描测分为4部分，分别为1GHz以上的水平、垂直扫描和1GHz以下的水平、垂直扫描。此外，此次1GHz以上部分使用EN55022规范，而1GHz以下使用CISPR32规范。

暗室隔离度


大联大电波暗室图及测试设备

• 测试环境图(Radiated Emission测试示意图)
  

1GHz以上-待测物位置


1GHz以下-待测物位置

• 测试结果 :
  

1GHz以上水平扫描

1GHz以上垂直扫描

1GHz以下水平扫描



1GHz以下垂直扫描

可提供的文件列表

• 应用主板的电路图( Version : OrCAD16.5 )
• 10层PCB layout档 ( Version : PADS9.3 )
• PCB 叠构
• 使用的零件列表
• 零件资料
  

以上资料均需透过业务/PM认可及完备手续

►场景应用图


►产品实体图


►展示板照片


►方案方块图


►核心技术优势

        AIT使用QCS610视觉智能平台，提供一total solution，帮助开发者缩短硬件开发期，使其能专注在软件应用，此外，高通在人工智能软件上，也提供辅助资源，有兴趣者可访高通SNPE ( Snapdragon Neural Processing Engine )网站: https://developer.qualcomm.com/s ... /snpe/overview.html .

►方案规格

AIT QCS610 SOM Feature：QCS610 SOM；CPU ：Kryo 460: 64-bit Octa-cores, 2x Gold (2.2GHz) + 6x Silver (1.8GHz)；GPU ：Adreno 612 @ up to 845MHz ,API Support: Vulkan® 1.1, OpenCL™, OpenGL® ES 3.2；Compute DSP ：Hexagon DSP with 2 Hexagon Vector eXtensions (HVX), 1.1Ghz；Audio Playback ：Hi-Res/192kHz, Native 44.1kHz, audio on dedicated DSP；Sensor DSP ：Hexagon DSP based；Memory ：32Gb LPDDR4.x；64GB eMMC5.1；Wireless Connectivity ：Integrated 1x1 802.11a/b/g/n/ac ，Bluetooth 5.0；PMIC ：Qualcomm® PM6150 + Qualcomm® PM6150L；Display ：Resolution 2520x1080 60 fps,Interface 1x4 lane DSI DPHY 1.2 support ；Camera ：Performance 24MP (2x ISP/16+16MP), 4K30 IQ improvement: TNR, sHDR, EIS, LDC;Interface CSI 4+4+4 lane (or 4+4+2+1), DPHY1.2, CPHY 1.0;Video ecode 4K30 8-bit: H.265(HEVC)/VP9,Encode 4K30 8-bit HEVC;SOM Size :40 mm x 45 mm;===========================No. IO name                                                    Port                 Description1 .802.11a/b/g/n/ac and Bluetooth 5.0    1                      1x1 antenna 2 .RGMII                                                            1                One RGMII interface with MDIO for 3. SPI                                                                 4                SPI interface – 4 on GPIO and 2 on LPI for cameras, sensors, and so on; dedicated controller for each port4 .UART                                                            2                UART interface 4 on GPIO – 3 on LPI island for sensors5 .I2C                                                             4+2                >> I2C interface – 4(6) on GPIO and 1 on LPI for touch, sensors, and so on; dedicated controller for each port >> Two dedicated I2C interfaces for camera6 .SD                                                                1               4-bit SDC2 for SD Card 3.07. USB3.0                                                        1 　8. USB2.0                                                        1                Option(Host)9 .CSI                                                               3                2 ports 4 lanes ; 1 port 2 lanes10. DSI                                                            1                1  port 4 lanes11. DMIC                                                       2 　12. GPIOs                                                     20 　13. I2S                                                           2                     1 is for WCD9370

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