一種視頻處理晶片adv212電性能篩選裝置及方法
2023-06-17 19:20:01
一種視頻處理晶片adv212電性能篩選裝置及方法
【專利摘要】本發明一種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置及方法；裝置包括兩種電路板和配套的互連電纜，及溫箱，電源。篩選試驗中，篩選板上FPGA在開機和復位時讀取內部存儲的ADV212配置數據並配置ADV212晶片，正常工作時，FPGA生成圖像送給ADV212，FPGA對每片ADV212的輸出碼流進行判斷，如果判決碼流正確，則輸出高電平並發送到監測板，檢測板上的LVDS接收晶片，驅動指示器件指示相應ADV212的工作是否正常。指示器件如果顯示ADV212工作不正常，則意味著此片ADV212未通過篩選，需要剔除。
【專利說明】—種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於數據處理【技術領域】，涉及一種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置及方法。
【背景技術】
[0002]ADV212BBCZ-150(簡稱為ADV212)是美國模擬器件公司推出的可以實現JPEG2000
格式圖像編解碼集成運算的專用集成電路晶片。
[0003]ADV212為工業級塑封COMS器件，未進行過任何質量保證，僅有使用手冊，且無關鍵指標數據和任何其它質量文件，僅是出廠測試，且無數據記錄和任何其它質量證明文件。若要運用於航天領域，需要通過篩選和評估試驗對ADV212的長期使用可靠性進行驗證和檢驗。所以該器件在應用於星上產品前必須對其進行篩選，篩選出能夠滿足星上產品質量等級要求的產品。
[0004]在國內有部分科研單位也在民用等對器件等級要求不高的設備中應用此器件，但均未進行針對該器件的高等級篩選，也未查到相關文獻及資料。
【發明內容】
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[0005]本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置及方法，使得儘量多的ADV212晶片同時進行篩選，保證各片ADV212配置及工作的獨立性，保證測試結果的實時性、可追溯性、有效性，且觀測方法儘量簡潔直觀。
[0006]本發明的技術方案是:一種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置，包括篩選板、檢測板、配套的互連電纜、溫箱和電源；
[0007]所述篩選板為印製電路板，其上配置有FPGA、FPGA配置晶片、LVDS發送晶片，第一電連接器、插座和底座；上述全部元器件要求等級不低於普軍級；所述FPGA配置管腳與FPGA配置晶片相連；待篩選視頻處理晶片ADV212安裝於插座內，插座固定安裝於底座上，底座直接焊接於印製電路板上；待篩選視頻處理晶片ADV212底座的管腳與FPGA的1埠相連；LVDS發送晶片的信號輸入管腳與FPGA的1埠相連，LVDS發送晶片的信號輸出管腳與第一電連接器相連；
[0008]檢測板為印製電路板，其上配置有第二電連接器、LVDS接收晶片、指示器件；LVDS接收晶片的信號輸入管腳與第二電連接器相連，LVDS發送晶片的信號輸出管腳與指示器件相連；
[0009]篩選板置於溫箱內，溫箱控制篩選板的工作溫度；檢測板置於溫箱外；第一電連接器通過配套的互連電纜與第二電連接器相連；電源用於給篩選板和檢測板供電；
[0010]篩選板加電後，FPGA讀取預先寫入FPGA配置晶片的程序配置文件，並對待篩選視頻處理晶片ADV212進行配置；配置過程結束後，FPGA通過1埠將測試所用的圖像數據發送給待篩選視頻處理晶片ADV212，並接收待篩選視頻處理晶片ADV212對測試圖像數據壓縮處理產生的碼流；FPGA判斷壓縮碼流的正確性，並將判斷結果依次通過LVDS發送晶片、第一電連接器、互連電纜、第二電連接器、LVDS接收晶片發送給檢測板上相應的指示器件，指示出相應的待篩選視頻處理晶片ADV212是否工作正常。
[0011]所述FPGA判斷壓縮碼流正確性的具體過程為:接收待篩選視頻處理晶片ADV212輸出的壓縮碼流，在待篩選視頻處理晶片ADV212輸出一幀圖像的壓縮碼流過程中，第一次壓縮碼流的每一位與中間值的相應位各自進行異或，並將得到的異或值作為更新後的中間值，再與第二次壓縮碼流的每一位與中間值的相應位各自進行異或，直至本幀圖像的所有壓縮碼流均執行上述操作後，得到最終的異或值即為用於比對判決的數據，所述中間值的初始值設為全零；篩選試驗進行中，將持續得到的異或值與FPGA內事先寫入的正確值進行比較，如果一致，則說明對應待篩選視頻處理晶片ADV212的當前工作正常，反之則說明當前工作異常。
[0012]一種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置的電性能篩選方法，步驟如下:
[0013]I)對篩選板進行加電，FPGA讀取預先寫入FPGA配置晶片的程序配置文件，並對待篩選視頻處理晶片ADV212進行配置；
[0014]2)關閉溫箱門，設置溫箱內溫度為25°C ；
[0015]3)打開檢測板和篩選板的供電電源，根據檢測板上的指示器件的指示信號，判斷待篩選視頻處理晶片ADV212的工作是否正常，隨後斷電；
[0016]4)將溫箱升溫至85°C，等待I小時後重複步驟3)；
[0017]5)將溫箱降溫至_40°C，等待I小時後重複步驟3)；
[0018]6)將溫箱升溫至85°C，等待I小時後打開檢測板和篩選板的供電電源，根據檢測板的指示信號，判斷待篩選視頻處理晶片ADV212的工作是否正常；保持85°C 240小時，並實時觀測指示信號，記錄待篩選視頻處理晶片ADV212的工作是否正常；
[0019]7)240小時後檢測板和篩選板斷電，溫箱降溫至-40°C，等待I小時後重複步驟3)；
[0020]8)將溫箱升溫至常溫25°C，等待I小時後重複步驟3)，試驗結束；
[0021]9)若步驟3)至步驟8)的任何一步中指示器件顯示待篩選視頻處理晶片ADV212工作不正常，則表示此片待篩選視頻處理晶片ADV212未通過篩選，需要剔除。
[0022]本發明與現有技術相比的優點在於:
[0023]ADV212工作正確與否的常規觀測方案為:FPGA將壓縮碼流通過電纜輸出給計算機，計算機採集、分析壓縮碼流，並作出判決。每臺計算機支持一片ADV212碼流的處理。因此，同時進行多片ADV212的篩選時，就需要相同數量的計算機處理碼流。採用這種方案，所需的設備資源及試驗場地太多，難以保障。本發明在FPGA軟體中設計了碼流判決部分，如果判斷碼流為正確，則表示ADV212工作正常，反之則表示ADV212工作異常。因此不需要FPGA直接輸出壓縮碼流，而僅輸出碼流判決結果。硬體則相應設計了連接篩選板的檢測板，可在檢測板上通過指示燈直觀地同時觀測到多片ADV212工作是否正常的判決結果，而不需配備計算機。每塊篩選板可同時進行8片ADV212的篩選，電性能篩選老煉試驗周期僅為11天。篩選數量大，效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為篩選板內部原理圖；
[0025]圖2為篩選試驗連接示意圖；
[0026]圖3為FPGA軟體工作步驟流程圖；
【具體實施方式】
[0027]星上數傳單機鑑定級溫度環境試驗溫度範圍一般在_20°C?+65°C。應用視頻處理晶片ADV212BBCZ-150(簡稱ADV212)的壓縮編碼器分機為短期加電，每次加電時間僅為20分鐘。視頻處理晶片ADV212BBCZ-150由美國模擬器件公司(ANALOG DEVICES)生產，廠家給出的工作溫度範圍為:一 40°C?+85°C。因此將電性能老練篩選的溫度確定為-40?+85°C，持續時間定為240小時，可以充分滿足星上鑑定級環境試驗溫度要求，即在比上天艙內環境更為嚴苛的溫度條件下，進行三溫加電測試及240小時的高溫老練加電測試，並實時檢測功能是否正常，以保證篩選出的晶片滿足上星元器件的等級要求。
[0028]本發明包括裝置及使用方法兩部分。
[0029]a.裝置:包括篩選板和檢測板兩種電路板、配套電纜，電源及溫箱。下面分別說明。
[0030]篩選板主要器件包括:兩片FPGA，型號為XQ2V3000-4CG717C，
[0031]分別編號為1、2，用於控制流程，按照控制流程要求控制單板工作時序，控制ADV212工作過程。兩片外部存儲器XCF16PV048C，做為FPGA配置晶片，用於存放FPGA的配置程序。
[0032]8 片 iraSB144-716GG，做為安裝 ADV212 (8 片 ADV212 分別定義為Al, BI, Cl, Dl, A2, B2, C2, D2)的底座，直接安裝在篩選板上；8 片 1FRH144-754GGCS，為安裝ADV212的插座；插座安裝在底座上，插座可以拆卸並更換。晶體振蕩器ZA518-50M00000(3.3V)，用於產生時鐘。4片LVDS發送晶片SN65LVDS31，用於將FPGA輸出的碼流判決信號從TTL電平轉換為LVDS電平差分信號。2個低頻電連接器J14A-62ZK1B，用於篩選板向外輸出碼流判決的LVDS電平差分信號。
[0033]篩選板內部連接關係如圖1所示:每片FPGA配置管腳與FPGA配置晶片相連。ADV212的底座的管腳與FPGA的1埠相連。每片FPGA連接4片ADV212的底座，即每片FPGA同時可控制4片ADV212的篩選流程。每兩片LVDS發送晶片的信號輸入管腳與一片FPGA的1埠相連，輸出管腳與一個J14A-62ZK1B相連。每塊篩選板可同時進行8片ADV212的篩選。
[0034]檢測板主要器件包括:4個低頻電連接器J36A-52ZJ，用於接收碼流判決信號。16片LVDS接收晶片SN65LVDS32，用於將接收到的碼流判決LVDS電平差分信號轉換為TTL電平。64隻發光二極體，用於指示碼流判決信號。每四片SN65LVDS32的信號輸入管腳與一個電連接器J36A-52ZJ相連。SN65LVDS32的信號輸出管腳與發光二極體相連。一塊檢測板最多可同時支持4塊篩選板，即32片ADV212的檢測。
[0035]配套電纜。包括篩選板(J14A-62ZK1B)到檢測板(J36A-52ZJ)之間的互連電纜。篩選板供電電纜，檢測板的供電電纜。
[0036]溫箱用於控制篩選板的工作溫度，篩選板置於溫箱內，檢測板置於溫箱外。篩選板的電連接器通過配套的互連電纜與檢測板的電連接器相連。
[0037]電源用於給篩選板和檢測板供電。
[0038]篩選老煉試驗的連接關係如圖2所示。
[0039]工作原理:如圖3所示
[0040]a.FPGA配置晶片中預先寫入FPGA的程序配置文件。此文件中包括了 ADV212的配置數據(內含廠家提供的固定大小為32KB的Fireware固件)。
[0041]b.篩選板加電後，FPGA從與之相連的FPGA配置晶片中自動讀取程序配置文件，力口載程序。此加載過程還包括:FPGA從內部的BLOCK RAM資源中分配出兩個存儲空間(定義為:raml、ram2),並向rami和ram2中均寫入ADV212配置數據。
[0042]c.FPGA加載成功後，開始對與FPGA相所連的四片ADV212 (分別編號為:A，B, C，D)
進行配置。首先對A，B進行配置。方法如下:
[0043]FPGA先對A，B進行復位，接著發出請求信號，FPGA讀取內部rami和ram2中的ADV212配置數據，指令解碼模塊將ADV212配置數據譯為讀寫等指令信號，並執行對ADV212的直接和間接寄存器的具體操作，ADV212生產廠家提供的器件手冊中規定了配置ADV212的具體指令及流程，包括:配置鎖相環，等待鎖相環鎖定，設置引導模式，設置總線格式並導入Fireware (由ADV212生產廠家提供)，設置JPEG2000編碼參數，設置圖像格式，開啟軟體中斷，驗證軟體標誌，開啟圖像DMA模式(Direct Memory Access),開啟碼流DMA模式，HIPI總線控制器接管總線，圖像數據或壓縮碼流數據以DMA方式送入或讀出ADV212，如果ADV212工作發生異常，則FPGA會對ADV212重新配置。A，B配置成功或配置時間達到規定時限後，A，B的配置流程結束。規定時限(336ms)由FPGA通過計數器實現，大於ADV212正常配置所需的最長時間。
[0044]d.FPGA開始對C，D進行配置，方法與A, B的配置方式相同。
[0045]e.全部四片ADV212的配置過程結束後，接收FPGA產生的圖像數據，各自進行壓縮，並送出壓縮碼流。
[0046]f.FPGA對四片ADV212的壓縮碼流的異或值與事先存儲的正確異或值分別進行比較，如果一致，則判斷相應ADV212此時壓縮功能正常，反之則判斷相應ADV212此時壓縮功能錯誤，並且將判斷結果通過外接電纜送至檢測板，控制相應ADV212的發光二極體指示燈(每片ADV212對應兩個發光二極體指示燈)通過亮滅指示出ADV212的工作正常與否。
[0047]ADV212的配置部分採用了並行配置與串行配置相結合的設計。每片FPGA負責四片ADV212的配置與工作的數據流控制，由於FPGA的內部BLOCK RAM資源有限，可以同時進行兩片ADV212的配置，但無法同時進行四片的配置，因此如何保證同一塊篩選板上各片ADV212都能得到配置且彼此之間儘量保持獨立，即某片配置失敗不會影響其他片的配置及工作，就成為需要解決的問題。因此採取並行配置與串行配置相結合，並設立配置時間門限等設計。篩選板加電後，FPGA首先配置成功，然後對編號為A，B的兩片ADV212進行配置，配置成功或到規定時限後，接著對編號為C，D的兩片ADV212進行配置，配置成功或到規定時限後，整個配置過程結束，開始正式工作。如果規定時限內某片ADV212未能成功配置，則對應ADV212的程序控制部分一直保持復位狀態。
[0048]在壓縮碼流判決部分，判斷ADV212處理輸出的壓縮碼流是否正確，需要事先在FPGA內存儲正確碼流以做參照，若存儲原始碼流，則存儲量過大，也可以使用外部存儲器存儲參照碼流，但會提高硬體成本且增加程序複雜性。因此對一幀壓縮碼流進行自身異或，將異或的結果與正確碼流產生的異或結果進行對比，這樣的設計以最少的軟體硬體代價實現了碼流判決功能，只需存儲一個32位數據即可。碼流異或值的生成方法為:ADV212輸出32位壓縮碼流，在ADV212輸出一幀圖像的壓縮碼流過程中，每次輸出碼流的每一位都與上次異或得到的32位數據(命名為「中間值」)的相應位各自進行異或，得到新的異或結果並更新中間值，本幀圖像的壓縮碼流輸出結束時，得到最終的異或值，即為用於比對判決的數據。事先將此幀圖像由測試得到的正確異或值(一個32位數據)寫入FPGA的配置程序中。篩選試驗進行中，將持續得到的異或值與FPGA內事先寫入的正確值進行比較，如果一致，則說明對應ADV212的當前工作正常，反之則說明當前工作異常。每片ADV212對應兩個發光二極體指示燈，分別命名為「當前狀態指示燈」和「以往狀態指示燈」。如果異或值實時比對正確，FPGA則向與「當前狀態指示」相通的發光二極體輸出高電平，此二極體發光，指示對應ADV212當前工作正常；反之此二極體熄滅。如果在整個篩選老煉試驗過程中，異或值比對始終正確，FPGA則向與「以往狀態指示燈」相通的發光二極體輸出高電平，此二極體發光，指示對應ADV212的以往工作正常；一旦異或值比對出現錯誤，則FPGA則向與「以往狀態指示燈」相通的發光二極體輸出低電平，且此後一直保持低電平，此二極體熄滅且一直保持熄滅狀態，指示對應ADV212的以往工作出現過異常。此方法避免了在篩選老煉試驗過程中，由於測試人員不在現場無法連續檢測，而可能導致的錯誤漏報的狀況出現。
[0049]本發明說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員的公知技術。
【權利要求】
1.一種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置，其特徵在於:包括篩選板、檢測板、配套的互連電纜、溫箱和電源； 所述篩選板為印製電路板，其上配置有FPGA、FPGA配置晶片、LVDS發送晶片，第一電連接器、插座和底座；上述全部元器件要求等級不低於普軍級；所述FPGA配置管腳與FPGA配置晶片相連；待篩選視頻處理晶片ADV212安裝於插座內，插座固定安裝於底座上，底座直接焊接於印製電路板上；待篩選視頻處理晶片ADV212底座的管腳與FPGA的1埠相連；LVDS發送晶片的信號輸入管腳與FPGA的1埠相連，LVDS發送晶片的信號輸出管腳與第一電連接器相連； 檢測板為印製電路板，其上配置有第二電連接器、LVDS接收晶片、指示器件；LVDS接收晶片的信號輸入管腳與第二電連接器相連，LVDS發送晶片的信號輸出管腳與指示器件相連； 篩選板置於溫箱內，溫箱控制篩選板的工作溫度；檢測板置於溫箱外；第一電連接器通過配套的互連電纜與第二電連接器相連；電源用於給篩選板和檢測板供電； 篩選板加電後，FPGA讀取預先寫入FPGA配置晶片的程序配置文件，並對待篩選視頻處理晶片ADV212進行配置；配置過程結束後，FPGA通過1埠將測試所用的圖像數據發送給待篩選視頻處理晶片ADV212，並接收待篩選視頻處理晶片ADV212對測試圖像數據壓縮處理產生的碼流；FPGA判斷壓縮碼流的正確性，並將判斷結果依次通過LVDS發送晶片、第一電連接器、互連電纜、第二電連接器、LVDS接收晶片發送給檢測板上相應的指示器件，指示出相應的待篩選視頻處理晶片ADV212是否工作正常。
2.根據權利要求1所述的一種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置，其特徵在於:所述FPGA判斷壓縮碼流正確性的具體過程為:接收待篩選視頻處理晶片ADV212輸出的壓縮碼流，在待篩選視頻處理晶片ADV212輸出一幀圖像的壓縮碼流過程中，第一次壓縮碼流的每一位與中間值的相應位各自進行異或，並將得到的異或值作為更新後的中間值，再與第二次壓縮碼流的每一位與中間值的相應位各自進行異或，直至本幀圖像的所有壓縮碼流均執行上述操作後，得到最終的異或值即為用於比對判決的數據，所述中間值的初始值設為全零；篩選試驗進行中，將持續得到的異或值與FPGA內事先寫入的正確值進行比較，如果一致，則說明對應待篩選視頻處理晶片ADV212的當前工作正常，反之則說明當前工作異堂巾O
3.一種視頻處理晶片ADV212電性能篩選裝置的電性能篩選方法，其特徵在於步驟如下: 1)對篩選板進行加電，FPGA讀取預先寫入FPGA配置晶片的程序配置文件，並對待篩選視頻處理晶片ADV212進行配置； 2)關閉溫箱門，設置溫箱內溫度為25°C； 3)打開檢測板和篩選板的供電電源，根據檢測板上的指示器件的指示信號，判斷待篩選視頻處理晶片ADV212的工作是否正常，隨後斷電； 4)將溫箱升溫至85°C，等待I小時後重複步驟3)； 5)將溫箱降溫至_40°C，等待I小時後重複步驟3)； 6)將溫箱升溫至85°C，等待I小時後打開檢測板和篩選板的供電電源，根據檢測板的指示信號，判斷待篩選視頻處理晶片ADV212的工作是否正常；保持85°C 240小時，並實時觀測指示信號，記錄待篩選視頻處理晶片ADV212的工作是否正常； 7)240小時後檢測板和篩選板斷電，溫箱降溫至_40°C，等待I小時後重複步驟3)； 8)將溫箱升溫至常溫25°C，等待I小時後重複步驟3)，試驗結束； 9)若步驟3)至步驟8)的任何一步中指示器件顯示待篩選視頻處理晶片ADV212工作不正常，則表示此片待篩選視頻處理晶片ADV212未通過篩選，需要剔除。
【文檔編號】G05B19/042GK104198915SQ201410437555
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】鄭敏, 鄭曉松, 吳剛, 馬曉東, 吳振國, 於巍巍, 李茹, 張瑞菊 申請人:西安空間無線電技術研究所