智能家居从势起到占据 AIoT 半壁江山不过是短短几年时间,如今的新家装更是与智能家居系列产品强强联手走进千家万户。而在这之中,主打安防的 IP 摄像头确是让人褒贬不一:作为“攘外安内”的角色,防贼护家、看护老人小孩成为一个非常便利以及实用的功能,饱受好评;而另一方面,网络安全导致的隐私泄露则让网络摄像头成为另一半人视为食之无味弃之可惜的鸡肋。

 

既然这么有争议,今天我们就来拆解这么一个让人又爱又恨的产品,萤石 C2c 网络摄像头。

 

 

为什么拆它?

 

第一,因为它属性好。大家都清楚,智能家居的发展不过短短几年时间,很多产品的实用性其实并不高,而网络摄像头可以说是在智能家居中实用性比较靠前的,至少在我心里,它可以跟像智能门锁,扫地机器人相比肩,尤其你家中有小孩或者老人的时候,网络摄像头更是能充分发挥作用,比如你可以了解小孩哭闹,老人跌倒什么的,所以它可不仅仅是表面上的防外,同时也是守护家人的可靠工具。

 

第二,因为它便宜。网络摄像头当然也分“高低贵贱”,高的几千几万,便宜的几十到几百,之所以选择这款拆解,主要还是从性价比出发,而且对于硬件工程师来说,可以了解一个性价比高的电路方案、甚至说一个备选的替换方案,何乐而不为呢?

拆解

 

萤石 C2C 的摄像头外观造型像水滴或者鹅卵石,在结构上分为底座和摄像头主体,之间通过万向轴连接,可以有效调整监控角度(当然比起搭载云台的网络摄像头差了不少)。摄像头主体的外壳采用卡扣形式固定的,没有粘胶,拆解过程相对来说比较简单,下面是拆解完的全家图,有兴趣了解拆解过程的可以看视频。

 

 

萤石 C2c 摄像头的电路方案芯片级的集成度非常高,因此从拆解的 PCB 主板来看硬件电路设计倒显得比较简洁,硬件功能布局相当传统,除主 PCB 板之外的一些额外功能都通过接插件连接器扩展到摄像头外壳上,如红外 LED、Speaker、麦克。

 

 

有一点比较争议,在分离摄像头镜头模组以及 CMOS 传感器的时候(上图),发现仅仅是通过螺丝固定在 PCB 板上,而镜头模组与 PCB 接合处并有一些类似橡胶或者密封条之类的有效保护 CMOS 图像传感器以防止灰尘进入,这种情况可能会导致用久之后会发现录制的视频并没有一开始那么清晰,差评。

 

重点来看下 PCB 主板。

 

  • 红色:CMOS 图像传感器
  • 青色:PCB 天线,WiFi
  • 绿色:美满科技 WiFi 芯片,型号 88w8801
  • 黄色:纽扣电池 CR1220
  • 黑色:串口

 

主板正面(这里把 CMOS 图像传感器的这面称为主板正面)布局表面看起来非常紧凑,但实则没多少器件,中间红色部分为 CMOS 图像传感器,从资料了解这个摄像头支持只 720p 的摄像,因此这个 CMOS 图像传感器应该也不是很昂贵,推测可能是索尼或者是豪威科技的入门级产品。

 

旁边绿色部分是美满科技的 WiFi 芯片,实质上整个应该是基于 marvell 的 88W8801 的邮票孔 WiFi 模组,这是一款比较早的产品,只支持 802.11n 标准,单发单收,支持 SDIO 接口。比较奇怪的是,在这个 WiFi 模组的下侧可以看到一个类似 88W8801 封装但是未贴片的空间,从引脚封装来看似乎和 88w8801 属于 pin to pin 兼容的,猜测可能是作为兼容的硬件电路方案,当 88W8801 这颗料紧缺的时候可以有其它的器件可以替换,比如国产的南方硅谷 SV6030P WiFi 芯片就可以作为替代方案。

 

在 88W8801 上侧则是 WiFi 的 PCB 材质的板载天线,这要比更加小巧的陶瓷天线,比如树莓派 4 上的陶瓷天线性能要强,不过相对而言这个体积会更大,比较占用 PCB 空间。

 

除了一些主要的元器件,PCB 板正面的布局了所有通过杜邦线连接外设功能的接口电路,包括 speaker,红外 LED,麦克,以及镜头模组上滤光片切换的驱动接口。

 

再来看下 PCB 主板的背面。

 

  • 红色:神秘芯片(定制 / 贴牌芯片),猜测大概率是海康威视的定制芯片
  • 绿色:华邦 Nor Flash,128Mbit

 

比较意外,PCB 板背面的器件更少,除了一颗很显眼的 Nor Flash 芯片,就只有一颗 SoC,换而言之,这颗 SoC 应该集成了非常丰富的功能。芯片上面的丝印是 DP32A1707,查无此芯,比较神秘。我猜测是定制芯片或者直接是贴牌芯片。那么问题来了,萤石不就是一个刚起步的网络摄像头互联网公司嘛,有这能力跟资本?事实上萤石是海康威视旗下的,它的成立应该是借鉴小米一开始那种非常成功的互联网模式,因此,这颗 SoC 大概率是海康威视的定制产品,纵观整个 PCB 布局的器件以及结合外扩功能来说,这颗 SoC 集成度非常高。本着大胆猜测,小心求证的态度,可以断定它必然集成了音频 codec,图像 / 视频 DSP,甚至说肯定还有一两个基于 ARM 的处理内核,并且同样集成众多外设如 UART、SPI、SDIO 等接口,另外我们也可以看到在这颗 SoC 周围设计了众多的测试点,明显可以从另一层面看到这颗 SoC 的功能丰富,并且万一有啥问题的话这些测试点在排查时也方便让工程师定位问题,不过,这基本是很多刚开始研发产品时才会这么做,难不成这个一板定乾坤,后期可能在硬件设计上都没大的修改。

 

SoC 旁边的是华邦的 nor flash,型号为 W25Q128FV,这颗料的话完全可以用国内兆易创新的 SPI Flash 代替。

 

除此之外,背面的话就是一些外设的接口:MicroSD 卡槽,用于存储本地的录像,这在断网的时候非常管用;复位按键,在设备处故障或者需要重新配置的时候使用;MicroUSB 接口,这里的话看电路布局应该没有 USB 信号线,只有供电作用。

 

除了这些,PCB 板背面基本上也没什么重要的器件了,而且也因为整个网络摄像头本身的功能不是那么丰富,加上这颗 SoC 集成度高,所以会让人觉得外围电路的设计倒不是那么复杂。

 

通过对萤石 C2c 的拆解,我们也大概能推测其硬件电路设计框图大致如下:

 

 

萤石 C2c 主要器件的 BOM 表如下:

 

厂商 型号 说明
美满电子 88W8801 IEEE 802.11n 1T1R
WindBond W25Q128FV 华邦电子 Nor flash,128Mbit
神秘芯片 丝印:DP32A1707 多媒体处理 SoC,集成图像 / 视频 DSP,音频编解码

 

小结

 

整体来看,萤石 C2c 摄像头的硬件电路设计还是非常简洁的,一个是因为半导体工艺的集成化发展,越来越多的功能单一的芯片被整合到一颗 SoC 中去;另一方面是萤石这个产品的功能本身比较少:比如,没有采用 PIR 传感器增加人体感测功能,没有增加光敏电阻去更好的去执行红外灯是否开启的检测功能,没有有线网口,让摄像头在无线网络发生故障时作为备用方案,当然以上这些假设无疑会加大成本,而这 C2c 本身应该属于入门级的产品,所以这些看起来就是一件鱼和熊掌不可兼得的事情。因此作为研发者,考虑的是为各个层面的用户推出差异化的产品,而作为消费者,选择适合自己的产品即可。

 

最后,我也在这里大胆预言一下,网络摄像头作为智能家居中重要的一环,将来必成为刚需产品。