相机的硬件接口以及传输协议介绍

CSI 定义了一个位于处理器和相机sensor之间的高速串行接口。

1.CSI（CameraSerialInterface）的分层结构

• PHY 定义了传输媒介，输入/输出电路和和时钟和信号机制。

• Lane Management层：发送和收集数据流到每条lane。

• Low Level Protocol层：定义了如何组帧和解析以及错误检测等。

• Application层：描述高层编码和解析数据流。

树莓派4b支持CSI-2 D-PHY 1.1相机接口。

2.D-PHY介绍

D-PHY 描述了一种同步、高速、低功耗、低代价的PHY，一个 PHY配置包括一个时钟lane和一个或多个数据lane，每个lane都采用差分信号，两个数据lane的 PHY配置如下图：

D-PHY的传输模式

• 低功耗（Low-Power）信号模式（用于控制）：10MHz (max)，电压0-1.2V。

• 高速（High-Speed）信号模式（用于高速数据传输）：80Mbps ~ 1Gbps/Lane，电压100-300mV (200mV)。

数据Lane的三种操作模式

Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode，三种模式可以转换。详细信息可参考博客：https://blog.csdn.net/shen924/article/details/9140509

两个数据Lane高速传输示例：

3.Low Level Protocol

低级别协议（LLP）是面向字节、基于包的协议，它支持使用长、短数据包格式传输任意数据。LLP定义了长短包，每个包，都是从 LPS 退出，然后传输 SoT 信号表示数据包的开始，传输 EoT 信号，随后进入 LPS，表示数据包结束。例子如下：

长数据包主要用于传输图像数据，通常一个长包包含一行图像数据。由 3 个元素组成：32 位包头（PH），包数据和一个 16 位的包尾（PF）。包头由数据类型，数据长度和纠错码 ECC 组成；

短数据包主要用于行同步和帧同步。4 bytes (固定)，包格式如下：

4.CCI (Camera Control Interface)

通常soc通过CCI (Camera Control Interface)对图像sensor进行控制，比如sensor复位，出流，控制曝光等等。CCI有着和IIC一样定义的传输协定，如START, REPEATED START, STOP等等，不仅可相容IIC的高速模式(400KHz)，也定义了4种Read操作和2种Write操作。一般CCI Slave与系统IIC master连接。

5. 树莓派的硬件接口

树莓派4b的相机接口采用i2c0作为CCI接口，CSI接口有1个时钟lane和两个数据lane。CAM_GPIO应该是sensor的复位引脚。硬件设计图如下：

对硬件有个大致的了解之后，下一节将基于rt-smart使用树莓派的i2c控制器，为之后控制相机sensor做准备，see you。

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