sensor lvds接口介绍

该博客介绍了使用索尼IMX264传感器采集图像,通过SPI配置成从模式,由FPGA提供行场信号并接收LVDS数据。内容涉及到图像的时序、同步字解析、LVDS IP核配置以及数据仿真和显示。在解码过程中,需要处理LVDS数据的双沿输出,并根据同步字指示的有效数据进行乒乓缓存和行场信号生成。

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1.项目简介

    用索尼的imx264 sensor采集图像,在内部模数转换之后,由lvds接收,然后解码,最后送给后端显示

2.框图

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   imx264配置成从模式,由spi总线配置,需要由FPGA提供 行、场信号,imx264根据接收到的行场信号输出四路数据,FPGA用lvds IP核接收这四路数据,然后还原成正确的像素,再产生相应的行场,与数据一起送给后端显示

3.时序

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由时序图可以看到,一帧一共2088行(有效行2048行),每行2656个像素点(有效像素点2448个)。每行有头同步字和尾结束同步字。每个像素12bit,先送高位再送低位。

4.同步字

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由同步字可以看出,一帧2088行分为通讯期(4行,无同步字),消隐期(16行,头同步字fff,尾同步字AB0),信息行(1行),ob行(10行),像素边缘行(8行,上4+下4),有效行2048行,尾消隐期(1行)。对应的同步字见图。

5.lvds IP核配置

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由于从imx264送过来的是差分时钟和差分数据,所以配置成差分时钟和差分数据,后面也没什么东西了

 6.仿真

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说明

1.根据imx264的数据手册,一帧图像有2656*2088个像素点,每个像素12bit,35.7帧每秒。所以一共有2656*2088*12*35.7=2.376Gbps。一共分四路输出,所以每路输出的数据量为2.376/4=594mbps。因为是双沿输出数据,所以差分时钟为594/2=297m。

2.在594m的时钟下产生4路12bit数据,每个时钟进行移位,12次移完。只看data1-data4的最高位。每个时钟下data1-data4的最高位组成一个4bit的差分数据。这个由LVDS的配置决定。

3.lvds IP 核把4个4bit的数据组成一个16bit的数据数据,把最先进来的数据放在最低位,最后进来的数据放在最高位。我们需要把lvds输出的数据进行解析,需要把3个16bit的数据还原成4个12bit的数据。

4.lvds输出来的数据有两种情况。看上图lvds_d_p这个信号,LVDS IP核可能会把fo8a组成一个16bit的数据输出,也可能把3af0组成一个16bit数据输出。如果是f0a8这种输出,f0是由后面的4个12bit数据产生的,8a是由前面4个12bit数据产生的。而且会根据上电,可能会来回切换,所以要准备两种解析方式。代码如下 lvds_data表示lvds IP核输出的数据recover_data1核recover_data2表示两种方式解析出来的数据。(如果lvds IP核里面的数据位宽配置成2,就不会出现这种情况)

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7.输出显示

         根据两种方式解析出来的数据进行检测同步字,根据同步字指示出有效数据,然后进行乒乓缓存,同时产生相应的行场信号,

<think>好的,我现在需要回答用户关于FPGA中摄像头LVDS接口的使用说明、配置和示例的问题。首先,我要确保自己理解LVDSFPGA中的应用场景以及基本工作原理。LVDS(低压差分信号)常用于高速数据传输,摄像头接口中使用LVDS可以抗干扰,适合长距离传输。 接下来,用户可能需要知道如何配置FPGA来处理LVDS信号。首先,硬件连接部分,需要确认FPGA的引脚是否支持LVDS电平标准。不同FPGA型号可能有不同的支持情况,比如Xilinx的某些系列需要HR(High Range)Bank或者HP(High Performance)Bank。同时,摄像头的数据线和时钟线可能需要连接到特定的差分对引脚上,这部分需要参考具体的FPGA手册。 然后是FPGA工程的设置。在开发工具中,比如Vivado或Quartus,需要设置对应的I/O电平标准为LVDS,并分配正确的引脚。对于时钟信号,可能需要使用FPGA内部的差分输入缓冲器,比如Xilinx的IBUFDS原语。数据线的处理可能需要解串器(Deserializer),因为LVDS通常传输的是串行数据,需要转换成并行数据供FPGA处理。这里可能需要使用到FPGA的ISERDESE2或类似的IP核。 在数据接收部分,摄像头的数据传输可能有特定的协议,比如MIPI CSI-2,但如果是自定义的LVDS接口,可能需要根据摄像头的时序手册来编写接收逻辑。同步信号(如行同步、场同步)的处理也很重要,需要正确解析数据包的开始和结束。 示例代码部分,应该提供一个简单的接收模块,包括差分时钟和数据的输入,使用原语处理差分信号,然后进行解串。需要注意的是,实际的解串倍数取决于摄像头的数据速率和FPGA的时钟频率,可能需要SerDes模块来调整数据宽度。 验证部分,使用ILA(集成逻辑分析仪)来捕获实时信号,确保数据正确接收。同时,可能需要仿真测试,编写测试台模拟摄像头的数据输出,检查接收逻辑是否正确。 用户可能还会遇到问题,比如信号完整性、时钟同步或者数据对齐的问题。这时候需要检查PCB布局,差分线是否等长,以及FPGA的时序约束是否正确设置。 最后,生成相关问题时,要考虑用户可能进一步需要的信息,比如具体型号的配置差异、如何调试LVDS信号,或者与其他接口的对比。确保问题覆盖配置步骤、常见问题解决和应用场景等方面。</think>以下为FPGA摄像头LVDS接口的使用说明和配置示例,内容基于典型实现流程整理: ### 一、LVDS接口原理 低压差分信号(LVDS)通过差分线传输数据,具有抗干扰强、功耗低的特点。在摄像头应用中,常见传输速率为$200Mbps-1.5Gbps$,接口包含: - 差分时钟对(CLK+/CLK-) - 差分数据对(DATA+/DATA-) - 同步信号(行同步/场同步) ### 二、FPGA配置步骤 #### 1. 硬件连接 ```verilog // 引脚分配示例(Xilinx 7系列) set_property PACKAGE_PIN F6 [get_ports {cam_clk_p}] set_property IOSTANDARD LVDS_25 [get_ports {cam_clk_p}] ``` > 注意:需确认FPGA支持LVDS电平标准,Xilinx器件需配置在HR Bank[^1] #### 2. 时钟处理 使用差分输入缓冲器: ```verilog IBUFDS #( .DIFF_TERM("TRUE") // 启用差分终端 ) ibufds_clk ( .I(cam_clk_p), .IB(cam_clk_n), .O(clk_int) ); ``` #### 3. 数据解串实现 使用ISERDESE2进行1:8解串: ```verilog ISERDESE2 #( .DATA_RATE("DDR"), .DATA_WIDTH(8), .INTERFACE_TYPE("NETWORKING") ) iserdes_inst ( .D(data_p), .DDLY(1'b0), .CE1(1'b1), .CLK(clk_int), .CLKB(~clk_int), .RST(rst), .Q(parallel_data) ); ``` ### 三、典型应用示例 MIPI CSI-2接收架构: ``` +---------------+ | LVDS PHY |<--- 差分信号 +---------------+ ↓ 解串 +---------------+ | 数据对齐模块 |--- 处理通道同步 +---------------+ ↓ 解码 +---------------+ | CSI-2协议解析 |--- 输出YUV/RGB +---------------+ ``` ### 四、调试要点 1. 使用ILA抓取并行数据波形 2. 通过Vivado Tcl控制台执行: ```tcl create_clock -name cam_clk -period 5 [get_ports cam_clk_p] set_input_delay -clock cam_clk 2 [get_ports data_p*] ```
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