CSI 攝像頭接口基本介紹

一、CSI接口基本概念

    CSI-2接口規範是由MIPI(Mobile Industry Processor Interface)聯盟組織於2005年發佈的關於相機串行接口,它作爲一種全新的相機設備和處理器之間的接口框架,給便攜式、手機攝像頭等相關產業提供了一種靈活且高速的設備接口[28]。此前,傳統攝像頭接口一般都包括了數據總線、時鐘總線、同步信號線控制線等,物理接口框圖如下所示:

     這種攝像頭物理接口所佔用的數據線較多,邏輯設計上也比較複雜,需要嚴格同步包括水平同步信號,垂直同步信號以及時鐘信號,這對攝像頭這端以及接收器這端都提出了較高的要求,同時,在高速傳輸的過程中,直接使用數字信號作爲數據容易被其他外部信號干擾,不如差分信號的穩定性,這樣也大大限制了其傳輸的速率以及相機最大能夠實時傳輸的圖像質量。

      而基於CSI-2攝像頭數據傳輸過程使用了數據差分信號對視頻中像素值進行傳輸,同時CSI-2傳輸接口能夠非常靈活的進行精簡或者擴展,對於接口較少的應用場景,CSI-2接口可以只使用一組差分數據信號線以及一組差分時鐘線就能夠完成攝像頭的數據串行傳輸過程,這樣便減少了負載,同時也能夠滿足一定的傳輸速率,而對於大陣列的CCD相機,CSI-2接口也能夠擴展其差分數據線,從而滿足多組數據線並行傳輸的高速要求。

     同時CSI-2接口中也集成了控制接口CCI(Camera Control Interface),CCI是一個能夠支持400KHz傳輸速率的全雙工主從設備通信控制接口,它能夠兼容現有很多處理器的IIC標準接口,因此可以非常方便地實現Soc上CCI Master Module到 CSI-2 TX 端CCI Slave Module的控制,CSI-2物理接口框圖如下圖所示。

二、CSI物理協議層規定

     MIPI聯盟除了在攝像頭的接口上進行全新的規定以外還對CSI-2接口的軟件架構進行了進一步的制定,CSI-2軟件框架主要分成三層,分別爲應用層、協議層、物理層,而對於協議層又可以細分爲像素字節打包層/解包層、LLP(Low LevelProtocol)層、通道管理層(Lane Management),其主要系統軟件框圖如下所示:

CSI協議層設計:
  • 應用層:主要設計了上層數據流的編碼以及解碼格式,規定了像素轉換爲字節的映射關係;
  • 協議層:主要包括了像素/字節打包/字節解包層,LLP層提供了串行傳輸數據的同步機制,通道管理層提供了數據位寬可擴展功能,從而靈活的適應不同的應用場景;
  • 物理層:定義了基本傳輸介質規範,確定了CSI-2協議物理層的輸入輸出特性參數,並確定其電氣特性以及時鐘時序。

Reference

MIPI CSI-2 接口協議:https://blog.csdn.net/yanglei0385/article/details/85258122

CMOS Sensor Interface(CSI):https://www.cnblogs.com/lifan3a/articles/5010633.html

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