车载相机（摄像头）诊断

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车载相机（摄像头）诊断

相机作为视觉控制器最重要的传感器之一，并且作为一种可拔插的设备，判断其功能是否正常工作是非常重要的。相机的诊断我认为可以分为以下三种类型：

• 电源诊断，包括相机开路、短路、过流过压等电源故障的判断
• 图像信号诊断，包括视频流信号是否正常、控制信号是否正常、帧率、分辨率等图像信号故障的判断
• 图像质量诊断，包括相机是否被遮挡、安装位置是否正常等故障的判断

电源诊断

我们的控制器使用了Maxim的max20087作为相机PoC的PMIC，按美信的说法是该款芯片是“业界唯一的ASIL级摄像机保护器”，最多支持4通道输出，支持过流过压保护。最重要的是可以通过I2C将诊断信息的读出，可读的信息包括输入输出通道的电压、电流，输出通道的过流过压欠压等信息。相机电源诊断就是通过这些信息判断是否存在电源故障。

max20087官网 .html

图1.max20087特性

根据max20087的特性，实现下表中的故障类型。故障码定义不符合ISO14229标准，仅作为例子展示

状态读出

要实现故障的判断，需要先把max20087的寄存器通过i2c读出，再通过一系列的逻辑判断出故障类型。需要注意的是，读取该芯片寄存器的时候，需要先把芯片EN引脚拉高。

电压和电流

max20087的电压电流是通过8位的ADC采样实现的，需要读出的值有 4个通道的电压+4个通道的电流+输入电压+芯片供电电压，一共10个值，但ADC寄存器只有4个。因此max20087通过设置mux寄存器，将ADC分时复用实现11个值的转换（有一个值没有用到）。

图2. max20087 ADC描述

实现起来也很简单，直接上代码。输入参数index指哪片max20087，因为板子上放置了3颗max20087；mode指ADC对哪部分进行采样，即mux setting；result是输出结果，传入长度为4的uint16_t类型的数组的指针。

int max20087_read_adc(uint8_t index, uint8_t mode, uint16_t* result) {uint8_t val = 0;int ret = 0;uint8_t max20087_addr = max20087_addr_group[index];uint8_t adc[4];uint8_t wait_adc_complete_retry = 2;/*set ADC mux to 01 = ADC1–ADC4 registers contain the output-voltage readings of each output*/ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x01, &val, 0);val &= 0x3f;if(mode == VOLTAGE_OUT_MODE) {val |= (1 << 6);} else if(mode == VOLTAGE_CHIP_MODE) {val |= (1 << 7);}ret |= i2c_write_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x01, val, 0);//    waiting for adc conversion completewhile(--wait_adc_complete_retry) {ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x03, &val, 1);if((val >> 4) & 1) {break;}}if(!wait_adc_complete_retry) {return -2;}ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x06, &adc[0], 0);ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x07, &adc[1], 0);ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x08, &adc[2], 0);ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x09, &adc[3], 0);if(ret) {return ret;}for(val=0; val<4; ++val) {if(mode == CURRENT_OUT_MODE) {/** ADC1–ADC4 readings contain the output current through OUT1–OUT4, respectively. The current can be* calculated as:* I OUT1 –I OUT4 = ADC1–ADC4 x 3mA*/*(result+val) = adc[val] * 3;} else if (mode == VOLTAGE_OUT_MODE) {/** ADC1–ADC4 readings contain the voltage at the output of the switches of OUT1–OUT4, respectively. The* output voltage can be calculated as:* V OUT1 –V OUT4 = ADC1–ADC4 x 70mV*/*(result+val) = adc[val] * 70;}}if (mode == VOLTAGE_CHIP_MODE) {/** ADC1–ADC4 contain the following voltage readings:* ADC1 = V IN (70mV/count)* ADC2 = V DD (25mV/count)* ADC3 = V ISET (5mV/count)* ADC4 = Unused*/*(result) = adc[0] * 70;*(result+1) = adc[1] * 25;*(result+2) = adc[2] * 5;}return ret;
}

诊断标志位读出

芯片已经实现了输出通道的过流、过压、欠压、过热关闭，以及输入的过压，欠压检测功能，检测结果直接存储在寄存器中，只需要简单的读出即可。

直接上代码，result是输出结果，使用一个长度为3的uint8_t类型数组

int max20087_read_stat(uint8_t index, uint8_t* result) {int ret = 0;uint8_t max20087_addr = max20087_addr_group[index];ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x03, result, 0);ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x04, result+1, 0);ret |= i2c_read_8_8(I2C_BUS, max20087_addr, 0x05, result+2, 0);return ret;
}

故障诊断

首先实现的判断相机是否连接，当输出电压等于输入电压，并且各异常标志位没有置位时认为相机没有连接。考虑到ADC可能会有误差，因此代码上会做一个容错。

代码中的SET_BIT.....语句是与UDS协议中DTC有关的一个状态，后面会单独写文章描述。

int camera_is_connected(uint16_t voltage_out, uint16_t current_out, uint8_t ts, uint8_t oc, uint8_t ov, uint8_t uv, uint32_t dtc) {//当输出电压=输入电压（考虑到采样误差以及内部压降，当两者差的绝对值小于140mv认为两者相等,即ADC的5个采样误差，2x70=140mV），//ts,oc,ov,uv标志位均未置位，//输出电流=0（考虑到采样误差，当电流小于5mv，即1个ADC采样误差，1x3=3mA，认为相机未连接struct uds_dtc* dtc_handler = get_dtc_handler(dtc);if(!dtc_handler) {return -DTC_NOT_FOUND;}if(abs(voltage_out - DIA_CAMERA_POWER_STATUS->voltage_vin) < 140 && current_out < 3 && !ts && !oc && !ov && !uv) {SET_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_TEST_FAILED);SET_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_PENDING_DTC);if(dtc_handler->cycle > dtc_handler->threshold) {SET_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_CONFIRMED_DTC);CLR_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_PENDING_DTC);
//                TODO 根据实际需求决定是否实现将该dtc写入非易失内存}++dtc_handler->cycle;} else if (abs(voltage_out - DIA_CAMERA_POWER_STATUS->voltage_vin) < 140 && current_out > 27 && !ts && !ov && !uv && !oc) {CLR_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_TEST_FAILED);if(dtc_handler->cycle > 0)--dtc_handler->cycle;}return UDS_SUCCESS;
}

然后是判断相机通道是否短路，当输出电压等于0，并且欠压和过流标志位置位时认为该通道已经短路到地。

int channel_is_short2gnd(uint16_t voltage_out, uint8_t uv, uint8_t oc, uint32_t dtc) {
//    当输出电压=0，欠压标志位和过流标志位置位时认为通道处于短路状态struct uds_dtc* dtc_handler = get_dtc_handler(dtc);if(!dtc_handler) {return -DTC_NOT_FOUND;}if(voltage_out < 140 && uv && oc) {SET_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_TEST_FAILED);SET_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_PENDING_DTC);if(dtc_handler->cycle > dtc_handler->threshold) {SET_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_CONFIRMED_DTC);CLR_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_PENDING_DTC);
//                TODO 根据实际需求决定是否实现将该dtc写入非易失内存}++dtc_handler->cycle;} else if (abs(voltage_out - DIA_CAMERA_POWER_STATUS->voltage_vin) < 140 && !uv && !oc) {
//        当输出电压=输入电压，欠压标志位和过流标志位清除的时候认为短路情况已恢复CLR_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_TEST_FAILED);if(dtc_handler->cycle > 0)--dtc_handler->cycle;}return UDS_SUCCESS;
}

判断通道是否过压（短路到电源），当ov标志位置位时即认该通道短路到电源。

int channel_is_over_voltage(uint8_t ov, uint32_t dtc) {
//    当过压标志位置位时认为是过压（短路到电源）struct uds_dtc* dtc_handler = get_dtc_handler(dtc);if(!dtc_handler) {return -DTC_NOT_FOUND;}if(ov) {SET_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_TEST_FAILED);SET_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_CONFIRMED_DTC);++dtc_handler->cycle;} else {CLR_BIT(dtc_handler->status, DTC_STATS_BIT_TEST_FAILED);--dtc_handler->cycle;}return UDS_SUCCESS;
}

至于相机连接了但工作不正常的故障码，需要与相机的诊断相配合，只有电源诊断是无法实现的，后面会再用几篇文章专门介绍。