100%国产化芯片？智能安防监控拆解

电子发烧友网报道（文/李诚）随着数字化、信息化时代的到来，摄像头行业也完成了由模拟向数字化的转型，并不断向各个行业加速渗透。得益于物联网技术的发展，网络摄像头的联网方式可在有线连接与无线连接中随意切换，解决了传统摄像头布线难的产品痛点。视频储存介质也由硬盘向更加小巧的SD卡或云端转变，进一步降低了设备施工安装的难度，这也是网络摄像头相较于模拟摄像头，更容易被消费者所接受的原因。作为智能家居的安全中枢，近年来网络摄像头备受市场的追捧和消费者的欢迎。据IHS Markit预计，到2023年全球网络摄像机产品出货量将达到 19965.24 万台，市场发展前景广阔。近日，笔者对一款来自TP-Link的家用网络摄像头进行了拆解并对其内部结构进行了分析。

外观及拆解

这是一款配备了300万像素CMOS图像传感器，支持2K超清分辨率的网络摄像头。同时，该摄像头还集成了人工智能物联网技术，不仅可以通过物联网远程回传实时画面，还能通过AI算法实现移动物体的智能追踪、报警，守护家人安全。机身采用主机加底座的外观设计，配合双轴独立旋转的内部机械结构，在两个旋转电机的共同作用下，摄像头可轻松实现任意角度的旋转，构建360度全景拍摄视角。摄像头底座由一块电源小板和电机构成，电源小板上集成了一个DC电源端子和网线接口。同时，在网线接口旁还连接了一颗沃虎的S16037网络变压器，用于增强网络信号的传输距离、隔离高压，防止不同电压通过网线传输损坏设备。由外部输入的电源及网络信号最终会通过排线与摄像头上层主板连接。摄像头底座搭载了一款国产的泓之发步进电机，该电机被两颗螺丝固定在可旋转底座上，以此构成动轴。电机冲凸起的传动轴与底盘上的凹槽相连，以此构成定轴。当电机接收到控制信号时，电机就会开始旋转并驱动摄像头整体做水平旋转运动。上图为摄像头球体内部的主要结构，此处同样内置了一个用于驱动摄像头旋转的电机，该电机安装方向与摄像头支撑立柱垂直，主要用于调整摄像头的俯仰拍摄视角，电机下方是一颗支持语音通话的扬声器。摄像头主控采用的是星宸科技的SSC325系列IPC专用SoC，该芯片以800MHz的ARM Cortex A7作为处理器内核，支持ISP、H.265/H.264/MJPEG多制式视频编码，以及TF卡、CMOS图像传感器、有/无线网络等外设控制。同时，摄像头的AI人脸识别、智能追踪这些功能也是基于该芯片实现的。主控芯片旁是一颗来自武汉新芯的64M闪存芯片XM25QH64A，该芯片的优势在于即使在断电的情况下，该芯片仍能保存所有的数据信息。不过，在该电路中这颗闪存芯片并非用于存储视频数据的，而是用来存储摄像头的拍摄角度、宽动态等用户预设信息，以此保障摄像头在断电重启后，主控芯片能够快速调用相关数据，驱动摄像头恢复到断电前的状态。无线控制方案采用的是瑞昱的RTL8188FTV 2.4G单频低功耗芯片，该芯片符合IEEE802.11B/G/N支持IEEE 802.11i安全协议，支持WPA-PSK/WPA2-PSK，WPA/WPA2安全机制，最高传输速率为150Mbps。同时这颗芯片不仅可以与路由器直连上网，在没有无线网络的情况下，还可以切换为热点模式与手机设备通信，以此增强摄像头数据访问的便利性。在电机排线接口的背面是一颗中科芯亿达驱动芯片ULN2803A，这颗芯片被广泛应用于继电器、照明、显示屏、步进电机等驱动电路，在本电路中主要用于驱动纵横两个方向步进电机的旋转。板子正面由主板、镜头模组、补光小板三部分构成。补光小板通过排针与主板连接，板子上集成了4颗红外补光灯珠、两颗摄像头状态指示灯以及一颗用于采集工作环境声音的拾音器。值得一提的是，这是一款不支持电动调焦的摄像头，因此镜头模组不需要其他排线与主板相连，但通过拆解发现，这款摄像头的镜头模组却通过飞线与主板连接。其实该镜头模组不仅仅只是将焦距固定为4mm那么简单，在镜头模组中还内置了红外夜视滤镜和全透光谱滤镜。我们都知道，在环境光线较暗时摄像头会自动开启红外LED灯补光，通过收集反射的红外光，还原被拍摄场景的画面。但是在日常环境中，会有其他光源影响CMOS传感器对红外光的收集，使用红外夜视滤镜就能够很好地解决这一问题。红外夜视滤镜能够过滤掉红外光以外杂光，增强CMOS传感器对红外光的收集能力，还原出被拍摄物体在暗光环境下的细节。在环境充足的情况下，为还原出更真实的色彩，摄像头就需要将外夜视滤镜切换为全透光谱滤镜。这根飞线就起到了镜头模组与主控的连接作用，控制在不同光线环境下摄像头滤镜切换的作用。上图为CMOS传感器特写，对角线为0.8mm（约为0.24寸），具体型号未知。

结语

从整体来看，虽然说这是面向C端的产品，价格定位也高，但硬件电路设计还是非常不错的，即使这款摄像头内置了TF卡槽、麦克风、扬声器、补光板等额外器件，但电路板并没有给人一种臃肿的感觉，在小型化、轻量化方面做得很好。而且通过整个拆解来看，这款摄像头所使用的芯片国产化率很高，并没有发现国外芯片的身影。虽然说，CMOS传感器的供应商未能确定，但国内能在全球市场中排名靠前的厂商也不少，比如豪威、思特威、格科微、比亚迪等，所以笔者很有理由相信这颗CMOS传感器也是国产的。从这么一款普通的摄像头，也映射出我国芯片在国产替代方面正在全面提速，并一步步完成市场和技术的突围，尤其是安防监控领域。

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