高清攝像頭MIPI接口與ARM連接【轉】

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MIPI攝像頭常見于手機、平板中，支持500萬像素以上高清分辨率。它的全稱為“Mobile Industry Processor Interface”，分為MIPI DSI 和MIPI CSI，分別對應于視頻顯示和視頻輸入標準。目前，MIPI攝像頭在其他嵌入式產品中，比如行車記錄儀、執法儀、高清微型相機、網絡監控相機等得到廣泛應用，因此我們以OMAP4處理器為例，談談MIPI攝像頭如何與ARM處理器連接。

? ?OMAP4支持MIPI CSI2版本，其中4460支持兩路視頻輸入，為了進行接口和軟件驗證，我們先在OMAP4開發板 PandaboardES 上設計了攝像頭模塊，如下圖：

? ?攝像頭模塊是通過Pandabaord的J17引腳焊接上去的，為了更好地理解CSI2接口，我們先看看Pandabaord ES的J17定義了哪些引腳：

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可以看到J17中包含了5組差分信號，即(CSI21_DX0,CSI21_DY0), (CSI21_DX1,CSI21_DY1), (CSI21_DX2,CSI21_DY2), (CSI21_DX3,CSI21_DY3), (CSI21_DX4,CSI21_DY4)。這五組信號來自于OMAP4的CSI2-A接口，如下圖所示：

上圖摘自于omap4的手冊。可以看出，OMAP4430其實有兩路CSI2接口，即CSI2A和CSI2B，說明其可以接兩個攝像頭，這已經是手機或者平板應用的基本要求了。CSI2A接口擁有五組差分接口（csi2a_dxi, csi2a_dyi, i=0~4）,?分別對應J17引腳的(CSI21_DXi,CSI21_DYi, i=0~4)。一組差分信號稱為Lane，每個Lane可以通過軟件配置為Data Lane和Clock Lane，而且差分信號的極性也可以軟件配置。當然最常規的用法是將(dx0,dy0)用于傳輸clock信息。CSI2A可以有4個Data Lane和1個Clock Lane，而CSI2B則只能有1個Data Lane和1個Clock Lane，Data Lane越多，其能傳輸的速度越高，也就是更傳輸更高分辨率的圖片。Data Lane個數與傳輸速度的關系是這樣的：

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data lane個數	極限速度	對應圖像傳輸幀率
One Data lane	1000Mbps	1280*720@30fps
Two Data lane	2x1000Mbps	1280*720@60fps
Three Data lane	3x1000Mbps	1280*720@90fps

從這個表格中可以看到，MIPI采用差分線傳輸，速度還是很快的，比并行傳輸要快很多。在使用兩組data lane的情況下，就可以做到720p@30fps了。如果要提高圖像的分辨率，在使用同樣多data lane的情況下，就要降低幀率了。

? ?我們為pandaboard研發的攝像頭模塊采用ov5640傳感器，它支持兩組data lane，以下是它所支持的傳輸格式：

format	resolution	frame rate
5 Mpixel	2592x1944	15fps
1280x960	1280x960	45fps
1080p	1920x1080	30fps
720p	1280x720	60fps
VGA	640x480	90fps
QVGA	320x240	120fps

? ? ?ov5640擁有2組 data lane，還有1組 clock lane，因此可以如下方式連接ov5640和omap4.

其中(MC_P,MC_N)為ov5640的用于傳輸時鐘的引腳，(MD0_P,MD0_N), (MD1_P,MD1_N)為用于傳輸數據的引腳。除了要連接好ov5640的差分信號外，還要給ov5640輸入時鐘信號，這個時鐘信號可以來自于晶振，也可以來自于omap4。我們選擇一個用一個晶振產生24M的時鐘信號，具體如何連接這里不再敘述。

接下來我們順便講講OV5640的I2C控制信號。另外我們注意到OV5640有SIOC和SIOD。那么這I2C控制信號是干什么的？一個很明顯的用途就是來設置OV5640的圖像輸出格式，比如是輸出RGB格式還是YUV格式。這是通過寄存器來設置的。

其實OV5640作為視覺傳感芯片，其有很多寄存器來控制圖像的拍攝參數，比如增益控制、曝光控制等，這些參數一般設置為默認值即可，但如果用戶想再特定環境下獲得更好的圖像質量，可以設定這些參數來達到最佳效果。比如在晚上開啟夜視模式（把每幀曝光時間調長），或者在室內開啟工頻抑制，在日光燈下圖像不閃爍（通過設置曝光時間為光周期信號整數倍），可以達到更加靈活的使用效果。運行于omap4的拍照軟件可以運行一個類似于光照檢測的算法來來設定這些參數，從而達到一個最佳效果，這個就得看軟件算法的功力了。

? ?另外，OV5640內部還有一個ISP（Image Signal Processor）,能夠做簡單的一些圖像處理算法，比如Gamma校正，圖像縮放等，但相對于OMAP4430的強大的ISP而言，而其功能還是小巫見大巫了，所以推薦直接使用OMAP4430的ISP功能。

? ?好了，關于OMAP4430的CSI2?接口大概就總結了到這里，希望這個接口學習文檔能對大家有幫助。如果需要MIPI CSI2攝像頭做驗證設計，可以加入QQ群“OMAP4攝像頭”(274241220)做交流