camera 管脚功能和调试分析

本文深入探讨了摄像头硬件系统的组成及各关键引脚的功能,重点介绍了I2C总线的工作原理,包括起始、停止、响应信号的特性。同时,文章详细分析了摄像头初始化过程中可能出现的问题及其排查方法。
一、Camera硬件系统分析 
从sensor本身的引脚来看,它们一般有如下一些需要配置的引脚:RESET,PWRDWN,VSYNC,HSYNC,PCLK,MCLK,SDA,SCL,AVDD,DVDD,IOVDD,还有就是数据引脚了。对于30万像素的sensor有8个数据引脚:D0——D7,对于200万像素的sensor有10个数据引脚:D0——D9。 
这些引脚的意义大致如下: 
 
RESET:用来reset sensor;RESET一般是低有效,当脉冲为低时,reset sensor,而正常工作时,应该为高。SSA5526中,其为低有效。
 
PWRDWN:power down引脚,切断供电。PWRDWN一般高有效,当脉冲为高时,进入省电模式,而正常工作时为低。但有些sensor却是低有效,比如SSB0520。在使用不同sensor时,就需要注意这点。SSA5526中,其为高有效。 
 
HSYNC:行同步,行锁存,换行信号,sensor在抓取一行数据开始的时刻,通过HSYNC引脚向Camera interface发出信号,告知其。SSA5526中,其为高有效。 
 
VSYNC:帧同步,祯锁存,换页信号,这个与HSYNC对应,在sensor抓取一帧数据开始时,通过VSYNC引脚向Camera interface发出信号,告知其。SSA5526中,其为低有效。 

 320×240的屏,每一行需要输入320个脉冲来依次移位、锁存进一行的数据,然后来个HSYNC 脉冲换一行;这样依次输入240行之后换行同时来个VSYNC脉冲把行计数器清零,又重新从第一行开始刷新显示

PCLK:理解为sensor抓取一个像素的脉冲高低。SSA5526中,其为低有效。


MCLK:sensor工作的时钟频率。 


SCA和SCL:这是I2C的两条总线线路:SDA为串行数据线,SCL为串行时钟线。


二、I2C总线在传送数据过程中共有3种特殊的电平变换情况,他们分别是:起始(start)、停止(stop)和响应(aek)。

  当SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,这个表示起始条件;当SCL是高电平时,SDA线由低电平向高电平跳变表示停止条件。起始和停止条件一般由主机产生,总线在起始条件后被认为处于忙的状态,在停止条件的某段时间后总线被认为再次处于空闲状态。

  响应信号是指从机在接收到8b数据后,向主机发出特定的低电平脉冲,表示已收到数据。在响应的时钟脉冲期间,从机必须将SDA线拉低使他在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平,主机收到应答信号后,根据实际情况做出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号,则判断为从机出现故障。 

三、摄像头初始化时,没有将数据写入I2C,一般问题会出现在哪里? 
SENSOR的各路电源是否接好, 
CMCLK是否正确 
RESET sensor 
I2C总线上拉电阻是否匹配正确, 
访问sensor时使用的 device ID是否正确, (注意7位地址和8位地址)
I2C的时钟CLK速率是否太高, 
两次I2C连续读写之间是否有spec规定的delay时间 

CAMERA POWER UP 时序是否符合 SPEC。


摄像头问题分析排查:

1、AVDD,DVDD,IOVDD 三路电压供电情况:

      理应单独供电,假设camera 端的DVDD、IOVDD 都由主板的dvdd供电,因为是并联,camera端的DVDDIOVDD都能满足电压需求,但并联分流,可能camera端的电流不够。

上电要求,假设正常工作时,AVDD应为2.8V,但从0V 直接提升到 2.8V 可能会产生较大电流,影响camera的工作,此时应逐步提升电压,

0V->1.8V->2.5V>2.8V。

2、powerdown 有效极性,powerdown 为省电、掉电模式,即powerdown 有效时,camera 为不工作模式

3、reset 极性、时序要求。高低高 或者  低高低,复位时应保持的时间。

4、MCLK是否要求先于 !powerdown 提供

5、PCLK 信号是否正常

6、I2C地址应依据I2C通信算法的处理方式写成7bit或者8bit

如果I2C通信算法中依据struct i2c_msg 中提供的flag进行左移,再 " | " flag标志位,则I2C地址写成7bit;如果进行左移,则写成8bit,最低位为0。

查看是否有其他外设占用此I2C地址,I2C上拉电阻阻值是否正确,I2C管脚是否有足够的驱动能力。

7、均如果以上条件满足,那么下一步应该读取camera 的 chip id ,用示波器查看 I2C CLK 信号是否正常,查看发出的data 数据是否是 camera的 i2c addr,第9个 CLK 期间,data 线是否被 camera 拉低,产生ACK响应。

联发科平台 camera 驱动调试可从以下几个方面着手: ### 日志调试 - **内核日志**:通过 `dmesg` 命令查看内核级别的日志信息,它能记录 camera 驱动加载、初始化过程中的关键信息,如设备探测、驱动注册等操作的相关日志。例如,当 camera 设备插入时,内核日志会记录设备的识别信息,可据此判断设备是否被正确识别。 - **调试信息打印**:在驱动代码中添加自定义的调试信息打印语句,使用 `printk` 函数输出关键变量的值、函数的执行流程等信息。比如在关键的初始化函数中打印参数值,方便确认参数是否正确传递。 ```c printk(KERN_INFO "Camera driver: Initializing with parameter %d\n", param); ``` ### 硬件调试 - **源检查**:确认 camera 模块的供是否正常,使用万用表测量源引脚的压,确保其在 camera 模块的工作压范围内。若压异常,可能会导致 camera 无法正常工作。 - **时钟检查**:检查 camera 模块的时钟信号是否正常,可使用示波器观察时钟引脚的信号波形,确保时钟频率相位符合要求。时钟异常可能会导致图像数据传输错误或帧率异常。 - **通信接口检查**:对于使用不同通信接口(如 MIPI、SPI 等)的 camera 模块,检查接口的信号是否正常。例如,使用逻辑分析仪捕获 MIPI 信号,分析数据传输的正确性。 ### 工具调试 - **Camera 测试工具**:使用联发科提供的 Camera 测试工具,如 CameraHalTest 等,对 camera 进行基本功能测试,如拍照、录像等操作。该工具可以快速定位一些常见的功能问题,如图像无法捕获、图像颜色异常等。 - **性能分析工具**:使用性能分析工具(如 Perf 工具)分析 camera 驱动的性能瓶颈,找出耗时较长的函数或操作,进行针对性优化。例如,通过分析可以发现某些数据处理函数的执行时间过长,从而进行算法优化。 ### 代码调试 - **代码审查**:仔细审查 camera 驱动代码,检查代码逻辑是否正确,特别是状态机的实现。确保在不同的状态下,驱动能够正确处理各种操作,避免出现状态混乱导致的错误。 - **断点调试**:使用调试器(如 GDB)对 camera 驱动进行断点调试。在关键函数入口出口处设置断点,逐步执行代码,观察变量的值函数的执行流程,找出代码中的逻辑错误。 ### 兼容性调试 - **不同硬件版本兼容性**:如果使用不同版本的 camera 硬件模块,需要进行兼容性测试。不同版本的硬件可能在寄存器配置、通信协议等方面存在差异,需要调整驱动代码以确保兼容性。 - **不同系统版本兼容性**:在不同的 Android 系统版本上进行测试,因为不同版本的系统对 camera 驱动的接口要求可能会有所不同。例如,某些新的系统版本可能引入了新的 camera 特性,需要更新驱动代码以支持这些特性。
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