鸿蒙OpenHarmony【平台驱动使用之MIPI CSI】子系统

MIPI CSI

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

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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

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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