2009-11-09 11:56:44| 人氣723| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

為數位相機設備進行功能性系統測試與分析

上網時間: 2009年11月09日

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關鍵字： 反向工程數位相機影像感測器

當今具備數位照相功能的數位相機與行動電話設備充其量只是一些具有越來越多功能性的複合式微處理器系統。這些與日俱增的功能普遍地存在於系統的軟體部份與幾顆處理器之間。CMOS影像感測器通常具有更多內建的影像處理功能，以協助管理剪裁與壓縮等影像處理任務。然而，這些作業卻常與硬體所執行的部份功能重疊，因而讓我們不禁要問：這些功能為什麼重疊？哪些IC負責執行這些功能呢？

為了一窺終端產品的作業過程，一般採用傳統的電路反向工程技術；然而，這項任務可能所費不貲。軟體反向工程提供了另一種選擇；但卻可能曠日費時。因此，當考慮到時間與成本限制而無法使用電路與軟體反向工程時，我們可以轉而求助於功能性測試。

功能性測試技術可被用於表示所採取的一種特殊作業方法。儘管本文中所提到的所有分析案例均與影像處理設備相關，但功能性測試一直成功地應用於電視、行動上網設備(MID)與電腦等其它設備中。本文的目的在於提出展示功能性測試技巧如何用於探究影像處理設備的內部執行狀況。我們的實驗結果只花了幾天的時間，而且僅需一點點費用。

此處所使用的三種方案包括：以相機模組的數據表進行測試；測試作為‘黑盒子’功能的相機模組；而最後的案例分析必須針對電路板上影像感測器控制邏輯的不同訊號進行測試。

首先分析的消費電子設備是一款內建1,600 x 1,200主動畫素數位相機的智慧手機。這款相機包含了一個序列控制介面與JPEG編碼器，它能夠支援包括RGB、YUV、Bayer和JPEG等不同的輸出規格。我們的目的在於瞭解相機模組中的各種作業模式，並且找出JPEG壓縮是如何形成的。由於這款影像模組包含了一顆內部JPEG編碼器；因此，壓縮過程如果不是發生在感測器內部，就是在另一顆IC中產生。

我們使用邏輯分析儀來擷取相機模組中所產生的訊號，以進行設備測試；接著在控制匯流排上執行軟體的指令重組，並決定影像資料所用的規格。圖1顯示了這款智慧手機在擷取影像時的作業流程圖。

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圖1：這款智慧手機在擷取影像時的作業程序包括‘開機’初始化、取景模式、影像擷取、照片顯示，以及返回取景模式等過程。

這款相機模組具有分別使用不同參數的兩種初始程式屬性。這兩種屬性是從開機初始化時即已預先設定好了。在控制匯流排到不同屬性之間的切換作業模式下，它必須使用幾種不同的指令；因此，利用低速序列控制匯流排技術，可大幅減少在不同影像鏡頭間進行切換的時間。在取景模式下使用具有640x480畫素解析度的Context_0，以及RGB輸出規格；而Context_1則可提供用戶可選的解析度，以及JPEG 4:2:2訊號輸出規格。

在執行這一系統測試後，我們能夠成功地決定不同的作業模式，並確認JPEG壓縮發生於智慧手機中的何處。

圖2：數位相機測試的設定有利於瞭解主板與影像感測器。其挑戰在於如何在此過程後仍能保持相機功能的完整性？我們找到從影感測器連接到主板所需的時脈與同步化訊號，並且使用這些訊號作為連接到邏輯分析儀的測試點。