智慧駕駛域控制器 GMSL 影像串流旁路注入測試應用案例
隨著智慧駕駛技術從 L2 逐步邁向 L2+ 甚至 L3 等級， 智慧駕駛域控制器作為車輛決策中樞，必須即時處理來自多組攝影機的高頻寬影像串流， 包含前視、環景、側視等不同視角來源。
這些車載攝影機多半採用 SerDes 串列／解串列傳輸技術，以滿足車內長距離傳輸、低延遲與高可靠度的應用需求。 在眾多 SerDes 技術協定中，GMSL 與 FPD-Link 是目前成熟度較高、應用範圍也最廣的代表性方案。
然而，GMSL 與 FPD-Link 皆屬於私有協定標準，其晶片生態具有高度綁定特性。 不同世代，例如 GMSL1、GMSL2、GMSL3，或不同供應商方案，例如 GMSL 與 FPD-Link， 彼此之間並不相容，這也使智慧駕駛域控制器在開發、驗證與測試階段面臨更高的整合挑戰。
域控制器影像串流旁路注入測試專案背景
如前所述，智慧駕駛域控制器需同時接收多路 GMSL 車載攝影機影像串流， 且不同攝影機可能來自不同供應商，並採用不同版本的 GMSL 協定。
在域控制器量產開發與整車驗證階段，影像串流在傳輸路徑上的任何異常， 包含實體層訊號衰減、協定層封包遺失或誤碼、鏈路短暫中斷，以及時序偏移等， 都可能導致域控制器感知模組輸出錯誤結果，進而影響決策規劃，甚至引發安全風險。
因此，需要在域控制器與攝影機之間的 GMSL 鏈路 上， 高效率擷取旁路影像串流、注入異常訊號，並驗證域控制器的容錯能力與降級機制。
進一步來說，透過模擬軟體產生更多不同類型的場景資料， 可將這些等效來源資料注入至域控制器，測試域控制器對不同情境資料的反應。
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智慧駕駛域控制器測試對技術能力提出更高要求
在上述背景下，GMSL 影像串流旁路注入測試不僅需要支援高頻寬、多通道與低延遲資料處理， 也必須兼顧車用系統驗證、協定相容性與功能安全測試需求。
訊號傳輸完整性與即時性驗證
智慧駕駛域控制器通常需要同時處理 4 至 8 路，甚至更多路 GMSL 影像串流， 且多組攝影機必須維持嚴格同步。任一路影像發生掉幀、誤碼、延遲抖動或鏈路瞬斷， 都可能導致感知融合失效。傳統測試方法往往難以在不改變原車線束拓撲與電氣負載的前提下， 動態旁路並注入鏈路異常，因此不易完整驗證域控制器在極端工況下的反應表現。
協定分散化與設備相容性瓶頸
GMSL 協定歷經 GMSL1、GMSL2、GMSL3 等多代演進， 各世代在傳輸速率、編碼方式與握手機制上皆存在差異。同時，即使同屬同一代 GMSL， 不同 Tier 1 供應商也可能加入非標準擴充實作。當測試團隊面對不同車型或不同攝影機方案時， 往往需要頻繁更換專用注入或擷取設備，不僅設備採購成本高，適配週期也長， 進一步限制整體測試效率。
閉迴路故障注入與功能安全測試需求
除了被動擷取影像串流之外，測試系統也需要能主動向域控制器注入特定故障場景。 例如模擬某一路攝影機訊號遺失、注入 CRC 錯誤影格、疊加時間戳異常， 或竄改影像有效區域，以驗證域控制器的故障診斷邏輯，例如是否能觸發 ASIL-D 等級安全機制、執行主／備攝影機冗餘切換策略， 以及進入系統降級模式。此外，測試過程也需同步關聯 CAN、CAN FD 或車載乙太網路訊號， 以閉迴路方式驗證域控制器在影像異常時的整體決策反應。
影像串流旁路與注入概念
| 項目 | 影像串流旁路 | 影像串流注入 |
|---|---|---|
| 資料流向 |
實體
攝影機 複製／ 分流 域控制器／ 資料擷取系統 |
模擬／
注入系統 訊號 注入 域控制器 |
| 核心技術 |
訊號解串、無損複製與分流、 高精度時間同步 |
影像與控制訊號模擬、注入時序控制、 FPGA 即時處理 |
| 主要目的 | 擷取真實道路場景資料，支援演算法開發與最佳化 | 驗證系統功能、安全性與運作穩定性 |
| 資料來源 | 真實道路環境中的攝影機影像資料 | 模擬產生的情境資料，或實車錄製後回放的影像資料 |
| 應用情境 | 實車道路測試、測試資料閉環建置 | 實驗室系統驗證、HiL 測試、故障注入 |
影像串流旁路是指在影像資料正常傳輸的過程中， 以非侵入式方式複製並分流資料串流的技術。 其目的在於對原始影像串流進行無損複製與分配， 在不影響車輛既有感知與控制功能的前提下， 同步完成真實道路測試資料擷取。
影像串流注入則是與影像旁路及資料擷取方向相反的測試鏈路。 系統會將實車擷取或模擬產生的影像資料， 轉換為符合目標攝影機介面與通訊協定的訊號， 再注入智慧駕駛域控制器。 測試團隊可藉此在實驗室環境中， 對智慧駕駛系統執行可重複、可控制且涵蓋多元情境的測試驗證。
因此，影像串流注入可為 HiL（Hardware-in-the-Loop）硬體迴路測試 提供完整的影像與情境資料， 協助測試團隊在不依賴實車道路測試的情況下， 重現不同道路場景、異常狀態及系統邊界條件。
宏虹 proFRAME 智慧駕駛域控制器
影像串流旁路注入測試方案
透過模組化測試板卡建立可擷取、可旁路、可注入的車載影像串流測試平台， 協助工程團隊完成 ADAS、智慧駕駛域控制器與車載攝影機驗證。
建立可重複、可快速切換的車載影像驗證環境
宏虹攜手台灣指標性的電子設計製造（ODM）廠商， 以 proFRAME 模組化板卡串接車載攝影機、智慧駕駛域控制器與主機系統。 同一平台即可完成影像擷取、旁路分流與回放注入， 降低多協定測試環境的建置與設備適配成本。
系統組成
CAM｜車載攝影機
提供真實影像串流、控制訊號及攝影機回饋， 作為系統的原始影像來源。
ECU｜測試對象
智慧駕駛域控制器本體， 包含解串列晶片、PoC、ISP 與相關軟體模組。
Host｜主機系統
執行測試工具、資料記錄與影像回放， 並透過 PCIe 與板卡進行高速資料傳輸。
proFRAME｜測試板卡
串接攝影機與 ECU， 實現影像串流擷取、旁路分流及回放注入。
核心測試能力
影像擷取
擷取真實攝影機的影像串流與控制資料， 作為分析、記錄及回放來源。
旁路分流
在不影響原始鏈路通訊的前提下， 同步分流影像資料。
回放注入
將本地影像或模擬測試情境注入 ECU， 驗證不同場景下的系統反應。
雙向 I²C 控制
保留攝影機與 ECU 間的控制通道， 支援設定、回饋及故障注入。
奈秒級時間戳
為注入影像串流加入高精度時間資訊， 支援多路同步與時序分析。
閉迴路測試
適用於影像回放、域控制器接收驗證、 多路同步與故障情境測試。
專案測試實施細節
本案例將測試流程拆解為原始鏈路確認、proFRAME 旁路注入鏈路配置， 以及本地影像來源注入三個階段。透過逐步建立基準、擷取控制訊號並配置回放時序， 可讓影像注入測試更接近真實車載攝影機鏈路行為。
域控制器與攝影機預設行為梳理
在建立旁路測試鏈路之前，需先確認原始 SerDes 通訊架構與初始化流程。 於本案例中，域控制器端採用 MAX96724 解串列器， 攝影機端採用 MAX96717 序列化器。 當域控制器與攝影機正常連接時，系統上電後會自動完成 SerDes 鏈路初始化。
初始化完成後，域控制器會主動發送控制命令，啟動攝影機影像串流， 並開始接收即時影像資料。建立此一基準流程，可作為後續旁路鏈路配置 與影像注入測試的參考依據。
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透過宏虹 proFRAME 板卡建立旁路注入測試鏈路
接著，在域控制器與攝影機的通訊鏈路中插入 宏虹 proFRAME 板卡， 建立可支援影像旁路、擷取與注入的測試環境。 此配置可在保留原始 ECU 與攝影機互動邏輯的前提下， 將影像資料與控制訊號導入測試系統， 作為後續鏈路分析與故障注入驗證的基礎。
初始化主體確認
需確認兩組序列化器與解串列器分別由哪一端初始化。 攝影機端與域控制器端由 ECU 初始化， proFRAME 板卡端則由板卡自身初始化。
I²C 位址配置
為避免板卡端 MAX96717 與攝影機端 MAX96717 發生 I²C 位址衝突，需於初始化時重新設定板卡端的別名位址。
PoC 供電設定
依板卡能力選擇 PoC Forward 或板卡供電模式。 若由板卡配置 PoC 供電，可依攝影機需求設定電壓， 例如 0x62 對應 14V。
FPGA 與 SerDes 同步
依據 sxpfrec 工具擷取的 I²C 指令， 調整 FPGA、SerDes Trigger、Data Rate 與 Data Lane， 例如 1200 Mbps、MIPI D-PHY 4 Lane。
完成上述配置後，可將 proFRAME 板卡韌體切換為 TAP（旁路）模式， 並透過 ini 檔完成板卡端參數初始化。接著執行 sxpfrec 工具， 即可透過旁路鏈路取得測試過程中的影像資料與 I²C 通訊資料， 協助工程團隊分析域控制器對攝影機的初始化行為。
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本地影像來源注入至域控制器測試
完成旁路鏈路建立後，即可將 宏虹 proFRAME 板卡 韌體切換為 Replay（注入）模式， 並使用相同的 ini 設定檔完成序列化器與解串列器配置。 測試團隊可透過 proFRAME 配套的上位機或命令列工具， 載入主機系統中的測試影像資料， 並透過 SerDes 鏈路注入至域控制器，以模擬真實攝影機輸入。
若測試影像並非由 proFRAME 板卡擷取保存的攝影機原始資料， 需額外加入 sxpf image header； 若資料已由 proFRAME 擷取並自帶資料表頭，則可省略此步驟。
定義上一行影像資料傳輸完成後， 到下一行資料開始傳輸之間的精確時間間隔。
定義上一幀影像資料傳輸完成後， 到下一幀資料開始傳輸之間的精確時間間隔。
為確保注入影像與真實攝影機具有一致的輸出時序， 需同步調整影像傳輸相關時序參數。 若設定不當，可能造成回放幀率異常、畫面抖動， 甚至導致 SerDes 鏈路中斷。
透過正確配置 ilg 與 ifg， 可讓本地影像資料更貼近真實攝影機輸出的時序特性， 協助測試團隊穩定執行域控制器影像注入、 回放驗證與異常情境測試。
專案測試應用紀錄與成果
測試對象與影像來源
本次測試以智慧駕駛域控制器與車載攝影機作為主要測試對象， 透過 宏虹 proFRAME 板卡 建立影像串流旁路與注入測試鏈路， 驗證域控制器在接收真實攝影機資料與本地模擬影像來源時的反應表現。
proFRAME 旁路分流攝影機資料
proFRAME 板卡可將攝影機輸出的資料進行旁路分流， 包含影像資料本身，也就是 image payload， 以及感測器輸出的嵌入式資料，也就是 embedded data。 系統可在將資料轉發至域控制器的同時， 將同一份資料複製並保存至本地端， 方便後續分析、比對與回放使用。
域控制器接收旁路注入影像串流
測試過程中，域控制器成功接收到由 proFRAME 板卡旁路注入的影像串流資料。 同時，proFRAME 板卡本地端也可視覺化分流後的影像串流， 協助工程團隊同步確認影像內容、幀率狀態與資料接收情形。
域控制器接收本地模擬影像來源
在本地模擬影像來源注入測試中，模擬軟體產生 10,000 幀（0–9999）影像資料， 並透過 proFRAME 板卡即時注入至域控制器。 測試結果顯示，域控制器成功接收到 10,000 幀（1–10000）影像資料， 驗證本地影像來源注入鏈路具備穩定回放與接收能力。
測試結果顯示，proFRAME 可同時支援攝影機資料旁路分流、 影像串流注入與本地資料保存， 有助於提升智慧駕駛域控制器在影像鏈路驗證、 故障情境重現與閉迴路測試中的效率。
宏虹 proFRAME 3.0 SerDes 影像串流測試方案
以模組化板卡架構支援車載影像串流擷取、回放注入與旁路分析， 快速建構可控制、可重複的驗證環境。
車載影像串流 擷取、注入與旁路測試
適用於車用電子、ADAS 與智慧駕駛域控制器驗證， 協助工程團隊建立穩定且可重複的影像測試流程。
多協定介面支援
支援 GMSL、FPD-Link、GVIF、ASA-ML、A-PHY、HDMI、CSI-2 等影像介面與協定。
三種測試模式
可依驗證需求切換 資料擷取、回放注入與旁路分析， 減少不同測試設備的切換成本。
模組化硬體架構
單一基板可安裝兩組攝影機介面適配器， 並提供 PCIe、CPCI-S、PXIe 主機介面。
