概述
功能简介
CSI(Camera Serial Interface)是由MIPI联盟下Camera工作组指定的接口标准。CSI-2是MIPI CSI第二版,主要由应用层、协议层、物理层组成,最大支持4通道数据传输、单线传输速度高达1Gb/s。
物理层支持HS(High Speed)和LP(Low Speed)两种工作模式。HS模式下采用低压差分信号,功耗较大,但数据传输速率可以很高(数据速率为80M~1Gbps);LP模式下采用单端信号,数据速率很低(<10Mbps),但是相应的功耗也很低。两种模式的结合保证了MIPI总线在需要传输大量数据(如图像)时可以高速传输,而在不需要传输大数据量时又能够减少功耗。
图1显示了简化的CSI接口。D-PHY采用1对源同步的差分时钟和1~4对差分数据线来进行数据传输。数据传输采用DDR方式,即在时钟的上下边沿都有数据传输。
图 1 CSI发送、接收接口
MIPI CSI标准分为应用层、协议层与物理层,协议层又细分为像素字节转换层、低级协议层、Lane管理层。
- 物理层(PHY Layer)
PHY层指定了传输媒介,在电气层面从串行bit流中捕捉“0”与“1”,同时生成SoT与EoT等信号。
- 协议层(Protocol Layer)
协议层由三个子层组成,每个子层有不同的职责。CSI-2协议能够在host侧处理器上用一个单独的接口处理多条数据流。协议层规定了多条数据流该如何标记和交织起来,以便每条数据流能够被正确地恢复出来。
- 像素字节转换层(Pixel/Byte Packing/Unpacking Layer)
CSI-2规范支持多种不同像素格式的图像应用。在发送方中,本层在发送数据到Low Level Protocol层之前,将来自应用层的像素封包为字节数据。在接收方中,本层在发送数据到应用层之前,将来自Low Level Protocol层的字节数据解包为像素。8位的像素数据在本层中传输时保持不变。
-
低级协议层(Low Level Protocol) LLP主要包含了在SoT和EoT事件之间的bit和byte级别的同步方法,以及和下一层传递数据的方法。LLP最小数据粒度是1个字节。LLP也包含了一个字节内的bit值解析,即Endian(大小端里的Endian的意思)的处理。
-
Lane管理层(Lane Management)
CSI-2的Lane是可扩展的。具体的数据Lane的数量规范并没有给出限制,具体根据应用的带宽需求而定。发送侧分发(distributor功能)来自出口方向数据流的字节到1条或多条Lane上。接收侧则从一条或多条Lane中收集字节并合并(merge功能)到一个数据流上,复原出原始流的字节顺序。对于C-PHY物理层来说,本层专门分发字节对(16 bits)到数据Lane或从数据Lane中收集字节对。基于每Lane的扰码功能是可选特性。
协议层的数据组织形式是包(packet)。接口的发送侧会增加包头(header)和错误校验(error-checking)信息到即将被LLP发送的数据上。接收侧在LLP将包头剥掉,包头会被接收器中对应的逻辑所解析。错误校验信息可以用来做入口数据的完整性检查。
- 应用层(Application Layer)
本层描述了更高层级的应用对于数据中的数据的处理,规范并不涵盖应用层。CSI-2规范只给出了像素值和字节的映射关系。
运作机制
MIPI CSI模块各分层的作用为:接口层提供打开设备、写入数据和关闭设备的接口。核心层主要提供绑定设备、初始化设备以及释放设备的能力。适配层实现其它具体的功能。
说明:
核心层可以调用接口层的函数,核心层通过钩子函数调用适配层函数,从而适配层可以间接的调用接口层函数,但是不可逆转接口层调用适配层函数。
图 2 CSI无服务模式结构图
约束与限制
由于使用无服务模式,MIPI_CSI接口暂不支持用户态使用。
使用指导
场景介绍
MIPI CSI主要用于连接摄像头组件。
接口说明
MIPI CSI模块提供的主要接口如表1所示,具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/mipi_csi_if.h。
表 1 ComboDevAttr结构体介绍
名称 | 描述 |
---|---|
devno | 设备号 |
inputMode | 输入模式:MIPI/LVDS/SUBSLVDS/HISPI/DC |
dataRate | Mipi Rx,SLVS输入速率 |
imgRect | MIPI Rx设备裁剪区域(与原始传感器输入图像大小相对应) |
MIPIAttr | Mipi设备属性 |
lvdsAttr | LVDS/SubLVDS/HiSPi设备属性 |
表 2 ExtDataType结构体介绍
名称 | 描述 |
---|---|
devno | 设备号 |
num | Sensor号 |
extDataBitWidth | 图片的位深 |
extDataType | 定义YUV和原始数据格式以及位深度 |
表 3 MIPI CSI API接口功能介绍
接口名 | 接口描述 |
---|---|
DevHandle MipiCsiOpen(uint8_t id) | 获取MIPI_CSI控制器操作句柄 |
void MipiCsiClose(DevHandle handle) | 释放MIPI_CSI控制器操作句柄 |
int32_t MipiCsiSetComboDevAttr(DevHandle handle, ComboDevAttr *pAttr) | 设置MIPI,CMOS或者LVDS相机的参数给控制器,参数包括工作模式,图像区域,图像深度,数据速率和物理通道等 |
int32_t MipiCsiSetExtDataType(DevHandle handle, ExtDataType *dataType) | 设置YUV和RAW数据格式和位深(可选) |
int32_t MipiCsiSetHsMode(DevHandle handle, LaneDivideMode laneDivideMode) | 设置MIPI RX的Lane分布。根据硬件连接的形式选择具体的mode |
int32_t MipiCsiSetPhyCmvmode(DevHandle handle, uint8_t devno, PhyCmvMode cmvMode) | 设置共模电压模式 |
int32_t MipiCsiResetSensor(DevHandle handle, uint8_t snsResetSource) | 复位Sensor |
int32_t MipiCsiUnresetSensor(DevHandle handle, uint8_t snsResetSource) | 撤销复位Sensor |
int32_t MipiCsiResetRx(DevHandle handle, uint8_t comboDev) | 复位MIPI RX。不同的s32WorkingViNum有不同的enSnsType |
int32_t MipiCsiUnresetRx(DevHandle handle, uint8_t comboDev) | 撤销复位MIPI RX |
int32_t MipiCsiEnableClock(DevHandle handle, uint8_t comboDev) | 使能MIPI的时钟。根据上层函数电泳传递的enSnsType参数决定是用MIPI还是LVDS |
int32_t MipiCsiDisableClock(DevHandle handle, uint8_t comboDev) | 关闭MIPI设备的时钟 |
int32_t MipiCsiEnableSensorClock(DevHandle handle, uint8_t snsClkSource) | 使能MIPI上的Sensor时钟 |
int32_t MipiCsiDisableSensorClock(DevHandle handle, uint8_t snsClkSource) | 关闭Sensor的时钟 |
开发步骤
使用流程
使用MIPI CSI的一般流程如图3所示。
图 3 MIPI CSI使用流程图
获取MIPI CSI控制器操作句柄
在进行MIPI CSI进行通信前,首先要调用MipiCsiOpen获取控制器操作句柄,该函数会返回指定通道ID的控制器操作句柄。
DevHandle MipiCsiOpen(uint8_t id);
表 4 MipiCsiOpen的参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
id | uint8_t类型,MIPI CSI通道ID |
返回值 | 返回值描述 |
NULL | 获取失败 |
设备句柄 | 获取到指令通道的控制器操作句柄,类型为DevHandle |
假设系统中的MIPI CSI通道为0,获取该通道控制器操作句柄的示例如下:
DevHandle MipiCsiHandle = NULL; // 设备句柄
id = 0; // MIPI CSI通道ID
// 获取控制器操作句柄
MipiCsiHandle = MipiCsiOpen(id);
if (MipiCsiHandle == NULL) {
HDF_LOGE("MipiCsiOpen: mipi csi open fail.\n");
return NULL;
}
进行MIPI CSI相应配置
- 写入MIPI CSI配置
int32_t MipiCsiSetComboDevAttr(DevHandle handle, ComboDevAttr *pAttr);
表 5 MipiCsiSetComboDevAttr的参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,控制器操作句柄 |
pAttr | 结构体指针,MIPI CSI相应配置 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 设置成功 |
负数 | 设置失败 |
int32_t ret;
struct ComboDevAttr attr;
// 当前配置如下
(void)memset_s(&attr, sizeof(ComboDevAttr), 0, sizeof(ComboDevAttr));
attr.devno = 0; // 设备0
attr.inputMode = INPUT_MODE_MIPI; // 输入模式为MIPI
attr.dataRate = MIPI_DATA_RATE_X1; // 每时钟输出1像素
attr.imgRect.x = 0; // 0: 图像传感器左上位置
attr.imgRect.y = 0; // 0: 图像传感器右上位置
attr.imgRect.width = 2592; // 2592: 图像传感器宽度大小
attr.imgRect.height = 1944; // 1944: 图像传感器高度尺寸
// 写入配置数据
ret = MipiCsiSetComboDevAttr(MipiCsiHandle, &attr);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("MipiCsiSetComboDevAttr: mipi csi set combo dev attr fail, ret=%d\n", ret);
return ret;
}
- 设置YUV和RAW数据格式和位深
int32_t MipiCsiSetExtDataType(DevHandle handle, ExtDataType* dataType);
表 6 MipiCsiSetExtDataType的参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,控制器操作句柄 |
dataType | 结构体指针,定义YUV和原始数据格式以及位深度 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 设置成功 |
负数 | 设置失败 |
int32_t ret;
struct ExtDataType dataType;
// 配置YUV和RAW数据格式和位深参数
dataType.devno = 0; // 设备0
dataType.num = 0; // Sensor 0
dataType.extDataBitWidth[0] = 12; // 位深数组元素0
dataType.extDataBitWidth[1] = 12; // 位深数组元素1
dataType.extDataBitWidth[2] = 12; // 位深数组元素2
dataType.extDataType[0] = 0x39; // 定义YUV和原始数据格式以及位深度元素0
dataType.extDataType[1] = 0x39; // 定义YUV和原始数据格式以及位深度元素1
dataType.extDataType[2] = 0x39; // 定义YUV和原始数据格式以及位深度元素2
// 设置YUV和RAW数据格式和位深
ret = MipiCsiSetExtDataType(MipiCsiHandle, &dataType);
if (ret != HDF_SUC