目錄
- 前言
- DVP(并口)
- LVDS
- MIPI(MIPI-CSI2)
- 總結
前言
攝像頭是一個獨立的晶片,和主要晶片是弧線獨立的,兩者通過接口進行互動,互動的資訊有控制信号和資料信号
控制信号常用I2C、SPI,I2C用的最多
資料信号常用的有MIPI、LVDS、HISPI、并口
本文主要介紹資料互動接口
DVP(并口)
以AR0130為例
控制信号通過I2C兩根總線進行傳遞
時鐘信号通過
SENSOR_CLK
傳遞,對AR0130來說它是輸入線,對HI3518E來說是輸出線
通過時鐘控制同步異步是非常常見的,通過時鐘控制,可以讓從裝置工作在主裝置的CLOCK之下。
如果沒有CLC,那麼雙方就是異步通信的。比如序列槽沒有CLC,就是異步通信的;SPI就是同步通信的。
注意,這個SENSOR_CLK和I2C的CLC無關
資料引腳在圖檔右側。
由于引腳是複用的,于是在VIU功能以外還被用作其他功能。(可以看到左邊寫的是MIPIxxxxx)。
可以看到資料通信線有12根,可以看出AR0130是一個12位資料并行口。采集到的圖像資訊就是通過這12根線傳過來的
下面還有三根信号線。是對于AR0130是輸出引腳,對于hi3518E是輸入引腳。
這15根就是AR0130輸出給hi3518E的。
VIU_HS、VIU_VS,是AR0130給HI3518E的,用于行同步和場同步。
- SENSOR_CLK是HI3518E給AR0130,讓AR0130内部CPU運作的時鐘信号。
- VIU_CLK是跟圖像有關的時鐘信号
以上就是以AR0130為例,介紹的并口sensor
為什麼叫bin口?
資料線有多根并行的就叫并口,所有采用并口的sensor都是類似的。
下面看一下OV9712,它的資料線是從2-11,一共10根,10位并行口,大體和AR0130一緻
并口傳輸的是CMOS電平信号(重點是非差分)
并口的sensor屬于比較低端老舊的,新型高像素的都是MIPI/LVDS/HISPI等差分信号的
差分信号與單端信号
LVDS
Low Voltage Differential Signal(低電壓差分信号)
電壓很低,1v左右,消耗資源少,差分信号保證抗幹擾能力。
LVDS的接口和并口的不太一樣,沒有I2C、CLK
接口由1組差分clock和若幹組差分信号線組成,既然有CLK,那麼LVDS就是同步信号
LVDS的控制信号和資料信号複用接口,CLK是用于同步。既然是複用的,LVDS的協定中也一定有區分控制信号和資料信号的方法。
LVDS主要用于視訊傳輸的兩個領域:
- camera和主要——視訊采集
- LCD和主要——視訊顯示
視訊采集和視訊顯示是互相可逆的過程,技術、難點也是類似的。
LVDS利用差分抗幹擾能力,提升clock頻率進而提升貸款,傳輸舉例也更遠
LVDS的時鐘頻率可以非常高,但是并口的不行,HI3518E手冊中如下
頻率越高幹擾就嚴重,排線就不能太長,長了視訊變形嚴重
由于LVDS頻率可以很高的特點,即使LVDS隻有兩組信号線,那也可以比12線并口的傳輸速率高
LVDS本身支援多種設定,資料線組數不固定
資料線組數越多帶寬(同時間傳輸的資料量)越大
clock頻率越高帶寬越大(犧牲抗幹擾和距離)
并口和LVDS之間可以互轉,但是需要專門的電平轉換晶片,類似232和485。一般不會這麼幹,這樣會明顯增加成本
MIPI(MIPI-CSI2)
LVDS的sensor存在但是不是非常常用,一般MIPI接口的sensor會用的比較多
Mobile Industry Processor Interface(移動工業處理器接口)
MIPI是由ARM和一系列手機公司成立的聯盟,目的是為了将手機内部的接口如攝像頭、顯示屏接口、射頻/基帶接口等标準化,進而減少手機設計的複雜程度和增加設計靈活性,增加相容性。
MIPI中,比較成熟的接口有DSI(顯示器接口)和CSI(攝像頭接口)。對于我個人而言,要研究的就是攝像頭接口,業内常用的是CSI2
- MIPI-CSI2是手機主要和外部錄影機連接配接的方式
- MIPI-DSI2是手機主要和LCD螢幕連接配接的方式 如圖右上角所示 如上圖,
- 應用層隻關心資料怎麼傳輸
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協定層關心資料傳輸遵守什麼樣的協定
如這一幀是I幀還是P幀,大端還是小端,就在這裡定。
MIPI接口的協定層就定了1組差分CLOCK和1-4組差分信号線組成,而LVDS沒有非常明确的規定,MIPI一定再1-4組之内
- Lane管理,關心具體資料如何在1-4條差分信号線中配置設定
- PHY Layer關心具體布線
MIPI和LVDS雖然都是差分對信号,但是不相容,不能直接對接
相較于LVDS,MIPI的架構層次更分明,廣泛應用再手機平闆等領域中,可以認為MIPI是LVDS的更新版
MIPI的資料線組數越多帶寬(同時間傳輸的資料量)越大
clock頻率越高帶寬越大(犧牲抗幹擾和距離)
DVP(并口)和LVDS和MIPI,兩兩之間可以互轉,但是需要專門的電平轉換晶片。一般不會這麼幹,這樣會明顯增加成本
總結
- 老舊的、低端的、資料量小的就用單端信号(DVP(并口))
- 新的、高端的、資料量大的都用差分信号(LVSD、MIPI)
稍微複雜的通信協定,實體層、協定層、應用層都得對接才行
比如MIPI的架構就非常複雜,LVDS的層次就沒那麼多,他們就不能直接對接。
再比如USB、ethernet結構就非常複雜,如果雙方的層次不能對上就無法直接對接
于是有些公司就會專門去出這樣的電平轉換晶片專門對接