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智能传感器系统实现衔接自动驾驶设计领域的完整解决方案

2020-06-23 16:02 次阅读

最初在车内部署安全气囊系统时,气囊通常只配备在驾驶座。汽车制造商很快决定同样要保护其他乘客,因此在副驾驶座以及后座区域(某些情况下)安装了安全气囊。起初当检测到碰撞时,安全气囊总是全力的展开。虽然气囊系统挽救了不少生命,但很快明显发现,如果坐在副驾驶座的小孩或婴儿被牢牢限制于座位上,气囊带来的伤害可能会超过其提供的保护。因此,副驾驶座开始加入能手动关闭气囊的设计。但是,驾驶员可能会忘了做这个必要的动作。而且一旦关上气囊,当乘客是成年人时,驾驶员可能会忘了把气囊打开。加入压力传感器系统。

在座椅上加入压力传感器系统后,整个气囊系统通过监控副驾驶座椅上的重量来判断是否关闭系统。这样的做法毋庸置疑,但是制造商很快发现,对于不同的重量,他们需要使用不同的力道来展开安全气囊。而且,座位上的重量来源可能只是一袋杂货。下一步是在展开安全气囊前先了解乘客的姿势。例如,如果乘客向仪表板倾斜,则安全气囊应以较小的力道展开。有很多方法可以做到这一点。有些公司提供压力传感器织物,该织物可以垫在座椅上并判断出乘客的姿势,甚至能分辨儿童座椅和真人。有些公司则提供能感应乘坐压力和乘坐位置的座位气囊。有些公司提供结合红外摄像机(因为必须在黑暗中工作)的座位传感器,能识别出身体的姿态。

随着时间的推移,压力传感器系统的电子器件,被集成至含有处理器的 IC 中,成本和尺寸都获得缩减。汽车公司现在可以提供一个连接到安全气囊装置的完整系统。虽然自动驾驶汽车已不再需要驾驶座安全气囊系统,但无庸置疑的是,还是需要尽可能在撞车时为乘客提供保护。

了解智能传感器系统

基本传感器系统包含一个可从外部模拟世界收集数据的传感设备。当进行完信号处理(例如放大、滤波或清除),会将生成的模拟数据发送到车内的另一个系统。

智能传感器系统增加了模数电路(A-D),可为运行软件的处理器提供信号,以便分析信号并做出决策(图 1)。有了处理器和软件,该系统便实现了智能化。然后,数字信号通常会连接到车内的汽车网络系统,其中传感器数据会进一步作为另一个系统的输入。

智能传感器系统实现衔接自动驾驶设计领域的完整解决方案

图 1:比较基本传感器系统与智能传感器系统。

以我们的智能安全气囊为例,智能压力传感器系统会实时收集有关乘客的数据,并使用嵌入式处理器上运行的软件对其进行分析。如果由于乘客状况的变化需要向安全气囊系统发送新警报,则智能传感器系统会通过汽车网络发送该警报。安全气囊系统会针对该警报打开或关闭安全气囊,或者修改充气设置来增加或减小安全气囊展开力道。

最后,为汽车市场开发智能传感器系统的各家公司通常会以定制 IC 为目标,进而降低成本、尺寸和功耗。智能传感器的典型特征是,传感设备使用 MEMS 来实现,而其余电路则是采用以 CMOS 技术实现的模拟/混合信号 (AMS) 设计。

衔接多个领域

从小型团队到大型公司,设计人员通过开发定制 IC,将新颖的智能传感器创意推向巿场。这些设计人员,正在重塑用以支持智能传感器系统的设计流程,他们心中怀有新的期望。他们通常在小型团队工作,需要集成的设计流程,以便在尽可能减少开支的同时快速、轻松地开发可正常使用的器件。他们必须能够开发适用系统验证的概念验证,才能利用汽车市场的巨大商机。设计团队需要使用集成式设计流程快速实现产品,从而快速开发出智能传感器系统所需的全部部件,包括:传感元件、模拟电路接口、模数转换逻辑和数字逻辑,而且所有部件的成本比传统 IC 和系统设计更低。

许多设计团队纷纷采用 Tanner 的集成式 IC 设计和验证解决方案来创建智能传感器系统。原因何在? 创建智能传感器系统会涉及多个设计领域,因此极具挑战性。但是,在同一硅片(图 2)上创建一个既有采用传统 CMOS IC 流程制作的电子器件,又有 MEMS 传感器的系统似乎并不现实。实际上,许多此类系统会在单个封装中集成多个芯片,将电子器件与 MEMS 设计分开。

智能传感器系统实现衔接自动驾驶设计领域的完整解决方案

图 2:CMOS 版图上的 MEMS 实例(来源:MEMSIC)。

Tanner AMS IC 设计流程(图 3)支持单芯片或多芯片技术,因而有助于成功实现器件的设计和验证。

智能传感器系统实现衔接自动驾驶设计领域的完整解决方案

图 3:衔接了 AMS 和 MEMS 设计的自上而下 Tanner 设计流程。

在单个芯片上设计电子器件和 MEMS 涉及到如下有趣之处(参见图 2):

• 电路图可以包含 IC 和 MEMS 器件。IC 器件使用 SPICE 模型进行建模,而 MEMS 器件则采用可直接在物理领域(如机械、静电、流体和磁)建模的行为模型(图 4)。

智能传感器系统实现衔接自动驾驶设计领域的完整解决方案

图 4:电子器件和 MEMS 位于同一电路图上。

• 为了支持初始 MEMS/IC 仿真,设计人员可以使用 System Model Builder 以及 SPICE 或 Verilog-A 中的解析方程来创建 MEMS 模型。结合 MEMS 仿真库,设计人员就可以在初始阶段就对整个设计是否符合预期予以验证。

• 利用 MEMS PCell 库,设计人员可以进行版图设计。此外,Library Palette(图 5)提供了许多 MEMS 器件的基本版图生成器,您可以将其用作设计的初始模型。

智能传感器系统实现衔接自动驾驶设计领域的完整解决方案

图 5:用于创建 MEMS 器件版图的 Library Palette。

• 然后,设计人员可以生成一个三维几何模型,以便进行查看、虚拟原型开发,以及导出到有限元分析 (FEA) 工具。

• Compact Model Builder 采用的是降阶建模技术,利用该工具,设计人员可以根据 FEA 结果创建行为模型,并将其用于最终系统级仿真中。

传统上,系统设计的 MEMS 部分从创建 MEMS 器件的三维模型开始,然后在第三方 FEA 工具中分析其物理特性,直到获得满意的结果。但是,设计人员需要二维掩膜才能制造 MEMS 器件。他们如何从三维模型中衍生出二维掩膜呢?他们遵循图 6 所示的 Tanner 以版图为导向的流程,由于三维实体模型是由版图和工艺步骤结合生成的,因此在器件制造过程中的每一步都是可视的,从而降低出错的风险。

智能传感器系统实现衔接自动驾驶设计领域的完整解决方案

图 6:以版图为导向的 MEMS 设计流程。

从 L-Edit 的二维掩膜版图开始创建器件。然后,3D Solid Modeler 会利用这些版图和一系列的三维制造工艺步骤,自动生成器件的三维实体模型。导出该三维模型并使用您喜欢的 FEA 工具进行三维分析,如发现任何问题,可以进行迭代。对二维掩膜版图进行适当的修改,然后重复流程。通过这个以版图为导向的设计流程,设计人员可以将精力集中在一个可以工作的 MEMS 器件上,因为他们直接设计用于生产制造的版图,而不是从三维模型进行逆向工作。

增加价值

设计人员使用 Tanner 定制 IC 流程将 MEMS 传感器集成到电子智能传感器系统中。但讽刺的是,将整个系统置于 IC 上将却导致价格降低。因此,团队正在寻找创造更高利润系统的方法。其中一种方法是传感器融合:开发一个包含多个传感器的系统,从而创造具有更高价值的产品。

以我们的压力传感器系统为例,设计人员可使用陀螺仪传感器将即将发生的翻车解决方案加入 IC 中,通过陀螺仪传感器将讯号传送至安全带系统,以便在发生事故时自动收紧安全带。此外,团队可以加入一个加速计传感器,这有助于在不依赖乘客姿势的条件下计算出安全气囊展开力道。通过在系统中融合三种传感器并加入软件实现智能化,公司就能以更高的价格将这个多维度的解决方案提供给汽车制造商。

重点回顾

阅读到有关自动驾驶的奇特系统虽然令人感到兴奋,但其实单一用途的智能传感器系统,才是真正实现自动驾驶的关键。这些系统通常采用在业界使用多年的专用传感器。创建智能传感器系统会涉及多个设计领域(模拟、数字、MEMS 和潜在 RF),因此极具挑战性。设计团队纷纷采用 Tanner 的集成式 IC 设计和验证解决方案来创建智能传感器系统,因为它是一个可用于衔接这些设计领域的完整解决方案,从而可以成功实现产品开发。

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130万高清网络全景摄像机 360度鱼眼网络摄像机画面出现花屏还有软件打开时出现卡死状态是什么原因导致的?求解 ...
发表于 10-22 22:14 0次 阅读
网络全景摄像机 360度鱼眼网络摄像机画面花屏

身为工程师需要了解的模拟积分器电路!

在电子世界走向数字化之前,基于微分方程求解的控制系统使用模拟计算来解方程。因此,模拟计算机相当普遍,因为几乎所有微分方程...
发表于 10-22 09:51 331次 阅读
身为工程师需要了解的模拟积分器电路!

如何保证自动驾驶的安全?

      自动驾驶技术为人们勾勒出了一副美好的未来出行的画面:坐上没有方向盘的汽车,一觉睡到公司门口;甚...
发表于 10-22 07:45 0次 阅读
如何保证自动驾驶的安全?

用于智慧路灯的传感器

一款用于智慧路灯的动态倾角传感器
发表于 10-21 13:58 0次 阅读
用于智慧路灯的传感器

关于人体微距感应?

1.请大神推荐芯片。 2.要求感应距离在3CM以内,实现开关控制。 3.外围电路简单,价格亲民。 ...
发表于 10-19 16:25 180次 阅读
关于人体微距感应?

PLC与传感器怎么接线?(2)

外部输入元件 1、无源干接点(按钮开关、行程开关、舌簧磁性开关、继电器触点等) 无源干接点比较简单,接线容易。不存在电源的极...
发表于 10-16 07:49 303次 阅读
PLC与传感器怎么接线?(2)

求推荐一个可以接单片机的,量程在20至50kg,精度高于百分之零点五的压力传感器

我想做一个称重单元,可以称量20至50kg的重物,精度不低于总重的百分之一,还可以根据重量变化反馈调节电机;为了满足这样的要求...
发表于 10-13 00:11 0次 阅读
求推荐一个可以接单片机的,量程在20至50kg,精度高于百分之零点五的压力传感器

ST-SENSOR-FINDER ST-SENSOR-FINDERMEMS和传感器产品查找用于移动设备

于Android和iOS电话移动应用 友好的用户界面 的直观的产品的选择: MEMS和传感器 评估工具 应用 参数搜索使用多个过滤器 部件号搜索 访问技术文档 从ST经销商在线订购 通过电子邮件或社交媒体最喜欢的部分数字管理经验分享 支持的语言:英语(中国,日本和韩国即将推出) 在ST-SENSOR-FINDER提供移动应用程序的Android和iOS,提供用户友好的替代通过MEMS和传感器网络产品组合搜索,驱动用户一起顺利和简单的导航体验。...
发表于 05-20 17:05 61次 阅读
ST-SENSOR-FINDER ST-SENSOR-FINDERMEMS和传感器产品查找用于移动设备

STSW-BLINDSPOT STSW-BLINDSPOT固件AEK-BLINDSPOTB1

制通过AEK-LED-21DISM1 通过EV-VN7050AS传送带控制 通过霍尔磁场探测传感器 值与AEK-MCU-C4MLIT1 ADC采样 基于磁场变化的LED光控制由霍尔检测传感器 固件下载到AEK-MCU-C4MLIT1与SPC5-UDESTK-SW 在STSW-AUTODEVKIT AutoDevKit™插件版本1.1.0(或更高)可用的源代码 在STSW-盲点固件允许系统级由所述AEKD-BLINDSPOTA1示范硬件以及与特定应用所需的所有负载AEKD-BLINDSPOTB1板面板的盲点模拟检测试剂盒的功能的检查。...
发表于 05-20 16:05 37次 阅读
STSW-BLINDSPOT STSW-BLINDSPOT固件AEK-BLINDSPOTB1

WIREST-SDK WireST-SDK有线传感器的软件开发工具包为Linux网关

编写的软件开发工具包(SDK) 用于与EdgeST-SDK组合可用于快速启动 应用样品允许读取来自数据线连接的传感器节点和将数据发送到云 BSD(3-子句)许可证条款 WireST-之前在网关上执行本地计算SDK是Linux网关,允许接口网关有线连接一个传感器计算抽象库。
发表于 05-20 14:05 28次 阅读
WIREST-SDK WireST-SDK有线传感器的软件开发工具包为Linux网关

STSW-STPM001 STSW-STPM001STPM32 / 33/34评估软件

及配置STPM3x设备 适用于并行和USB加密狗和UART接口 单读或取样可用 自动寄存器读取电压,电流,功率和能量值的转换 应用设计向导目标的评分 自动校准程序为: 振幅 相移 电源偏移 应用和配置可被保存到文件,并从它装 2.0框架 在STPM3x评估软件是一个图形用户界面来读取,配置和校准STPM3x电能计量IC,适合于并行和USB硬件接口和UART接口。应用程序有一个唯一的工作区域,其中用户可以读取设备寄存器和写配置和校准参数。应用参数(如传感器灵敏度,AFE参数)所选择的设备可以被配置为返回测量的功率,电流和电压。数据采集​​可被设置为从所述设备读取的一个或多个数据样本,并且相同的数据可以以表格的形式输出,并保存为Excel文件。提供向导工具,引导该应用程序设计期间,用户和自动校准该设备。当前会话的数据可以保存在任何时候的一个项目;现有项目可以打开或者可以创建一个新项目。...
发表于 05-20 11:05 59次 阅读
STSW-STPM001 STSW-STPM001STPM32 / 33/34评估软件

STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并购案精简版 - 源代码

用户界面(GUI),用于Windows平台 提供的GUI的源代码,C#语言 使用STEVAL-MKI109V3专业MEMS工具板兼容 为寄存器配置和输出数据管理的示例代码 在的Unico精简版图形用户界面(GUI)是一个完整的评估软件包提供的C#源代码示出了如何管理从通用MEMS传感器的传感器数据流(诸如加速度计,陀螺仪,磁力和压力传感器)连接到STEVAL-MKI109V3专业MEMS工具板。
发表于 05-20 11:05 44次 阅读
STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并购案精简版 - 源代码

PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

发表于 05-20 11:05 53次 阅读
PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

发表于 05-20 11:05 76次 阅读
SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

美半导体的AR0237AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)×1088(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237AT可以产生非常清晰,清晰的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 卓越的低光性能 采用安森美半导体DR-Pix技术的最新3.0米像素具有双转换增益 高达1080p 60 fps的全高清支持,实现卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持用于外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 ...
发表于 08-13 13:47 355次 阅读
AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928Hx1088V。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0230AT可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 高动态范围 应用 汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-13 11:03 474次 阅读
AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)x 1088(V)。它采用滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如像素内合并,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围场景性能而设计,可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 具有双转换增益的DR-PIX™技术 全高清支持1080p 60 fps,提供卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 片上锁相环(PLL)振荡器 支持线路交错T1 / T2读出以在ISP芯片中启用HDR处理 基于位置的集成颜色和镜头阴影校正 用于精确帧率控制的从属模式 ...
发表于 08-13 11:01 302次 阅读
AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

HS是一款1080万像素,1英寸光学格式图像传感器,结合了高分辨率成像和3.4微米DR-Pix(动态响应像素),可动态调整以提供卓越的低光性能。在全分辨率下,AR1011HS提供60帧/秒(fps)视频;同时跳至120 fps的1080p高清模式。该传感器非常适合需要高分辨率的高端监控摄像系统,如电子平移,倾斜,变焦(ePTZ)等具有惊人的低光能力的功能。 4K超高清(3840 x 2190)分辨率为每秒60帧的模式,使传感器也成为专业消费类广播相机的理想选择。 应用 相机 安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 155次 阅读
AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

美半导体的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1936(H)×1188(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0239可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 以90 fps的速度拍摄2.3Mp以获得出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.7英寸 1080p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2 / T3读数以启用HDR处理ISP芯片处于1080P和30fps 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口: - HiSPi(SLVS) - 4个车道 - MIPI CSI-2 - 4车道 - 平行 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 多相机同步支持 高速可配置上下文切换 具有灵...
发表于 07-29 16:02 340次 阅读
AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

美半导体专注于卓越的像素性能,为该传感器的卓越图像质量奠定了基础,具有卓越的色彩精度,低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图像传感器集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程,功耗非常低。 应用 移动 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 182次 阅读
AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 470次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器,能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率,以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS(tm )技术将安森美半导体的第二代背照式(BSI)像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起,实现了许多创新功能。它旨在实现低z高度相机模块,以满足OEM和移动设备制造商的需求。 特性 高动态范围 应用 移动 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 16:02 172次 阅读
AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 353次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强