android camera(二)：網路攝影機工作原理、s5PV310 網路攝影機介面（CAMIF）

標籤：

一、網路攝影機工作原理

上一篇我們講了網路攝影機模組的組成，工作原理，做為一種瞭解。下面我們析網路攝影機從寄存器角度是怎麼工作的。如何閱讀網路攝影機規格書（針對驅動調節時用到關鍵參數，以GT2005為例）。

規格書，也就是一個器件所有的說明，精確到器件每一個細節，軟體關心的寄存器、硬體關心的電氣特性、封裝等等。單單驅動方面，我們只看對我們有用的方面就可以了，沒必要全部看完。主要這樣資料全都是鳥語（En）,全部看完一方面時間上會用的比較多，找到關鍵的地方就行了。

1、camera的總體如下：控制部分為網路攝影機上電、IIC控制介面，資料輸出為網路攝影機拍攝的圖傳到主控晶片，所有要有data、行場同步和時鐘號。GT2005/GT2015是CMOS介面的映像感應器晶片，可以感知外部的視覺訊號並將其轉換為數字訊號並輸出。

       我們需要通過MCLK給網路攝影機提供時鐘，RESET是複位線，PWDN在網路攝影機工作時應該始終為低。PCLK是像素時鐘，HREF是行參考訊號，VSYNC是場同步訊號。一旦給網路攝影機提供了時鐘，並且複位網路攝影機，網路攝影機就開始工作了，通過HREF，VSYNC和PCLK同步傳輸數位影像訊號。 資料是通過D0~D7這八根資料線並行送出的。

 

（1）、Pixel Array

       GT2005陣列大小為 1268 列、1248 行,有效像素為 1616 列, 1216 行。也就是說網路攝影機為1600X1200的時候，像素點要多於這個，去除邊緣一部分，保證映像品質吧。

（2）、IIC 這個不用說了，網路攝影機寄存器初始化的資料都從這裡傳輸的，所有的IIC器件都一樣的工作，來張圖吧，後面做詳細分析；

下面這一部分在調試驅動的過程中比較重要了：

（3）、MCLK

電子元件工作都得要個時鐘吧，網路攝影機要工作，這個就是我們所要的時鐘，在主控制晶片提供，這個時鐘一定要有，要不然網路攝影機不會工作的。

（4）、上下電時序，這個要接規格書上來，注間PWDN、RESETB這兩個腳，不同的網路攝影機不太一樣，這個圖是上電時序，上電時參考一下，知道在那裡看就行；

 

（5）PCLK \D1~D7

網路攝影機得到的資料要傳出來吧，要有資料，當然資料出來要有時鐘和同步訊號了，看下它的時序，和LCD顯示的時序一樣，道理是一樣的：

（6）、主要的寄存器：解析度、YUV順序、X軸、Y軸鏡相、翻轉

 

以上工作完成後，也許還有一些問題，解析度太小； YUV順序不對映像不對； XY映像方向。這些工作完成後，如果還有什麼細節的問題，如果你想花時間，看規格書裡面的寄存器可以解決的，如果不想看，找模組廠的FAE，他們專業的，很快會幫你搞定。

（7）、網路攝影機的硬體介面

 

 

二、S5pv310上Camera主控晶片上的硬體介面

１、CAMIF   Camera Interface

先看一下網路攝影機介面框圖：（這個看著有點抽像，我們放這裡，先瞭解一下，其實驅動中一般不會涉及到這裡，不過我們這裡分析了，就把這個帶出來了）

 

（1）、網路攝影機介面的主要屬性：

a、支援多種輸入介面：（就是上面我們看到的四模式）

    DMA (AXI 64-bitinterface) 模式；

    MIPI (CSI) 模式；

    ITU-R BT 601/ 656/ 709模式；

    Direct FIFO (PlayBack)模式；

b、支援多種輸出模式：

    DMA (AXI 64-bitinterface) 模式；

    Direct FIFO 模式；

c、支援數位變焦Digital Zoom In (DZI) capability；

d、支援多網路攝影機輸入；

e、 可使用視訊同步訊號極性可程式化控制；

f、支援最大輸入解析度為8192X8192；

g、支援映像翻轉（Ｘ軸、Ｙ軸鏡相,90、180、270翻轉）；

h、支援多種圖片格式；　

i、支援捕獲幀控制；

j、支援的映像特效。

2、FIMC  Fully InteractiveMobile Camera

    網路攝影機的採集的資料要CPU無法直接處理，主控晶片裡面整合了Camera控制器，叫FIMC（FullyInteractive Mobile Camera）。網路攝影機需要先把映像資料傳給控制器，經過控制器處理（裁剪拉升後直接預覽或者編碼）之後交給CPU處理。實際上網路攝影機工作需要的時鐘（MCLK）也是FIMC給它提供的。

    在s5pv310上的網路攝影機介面是一個FIMC(完全互動式移動相機介面),支援ITUR BT-601-605標準、AMX介面、MIPI介面

MIPI 、ITU、AMX

（1）、ITU國際電信聯盟無線電通訊部門ITU-RRadiocommunication Sector of ITU 簡稱ITU-RITU-R BT.601 16位元據傳輸；Y、U、V訊號同時傳輸，是並行資料，行場同步單獨輸出。
ITU-R BT.6568/10位元據傳輸；不需要同步訊號；串列資料轉送；傳輸速率是601的2倍；先傳Y，後傳UV。行場同步訊號嵌入在資料流中。

（2）、MIPI（移動行業處理器介面）是MobileIndustry Processor Interface的縮寫 MIPI 規範：Camera工作群組：MIPI Camera Serial Interface 1.0specification .Camera Serial Interface 2 v1.0 (CSI-2)

（3）、AMX（Advanced eXtensible Interface）是一種匯流排協議，該協議是ARM公司提出的AMBA（Advanced Microcontroller BusArchitecture）3.0協議中最重要的部分，是一種面向高效能、高頻寬、低延遲的片內匯流排。

3、介面資訊

FIMC訊號定義如下所示(YCbCr模式)

Signal	I/O	Description	Type
HREF	I	行同步訊號
PCLK	I	像素時鐘
DATA[7:0]	I	像素資料
FIELD	O	FIELD訊號
MCLK	O	系統時鐘訊號

 

通過CAM_MCLK給網路攝影機提供時鐘，RST是複位線，PWDN在網路攝影機工作時應該始終為低。HREF是行參考訊號，PCLK是像素時鐘，VSYNC是場同步訊號。一旦給網路攝影機提供了時鐘，並且複位網路攝影機，網路攝影機就開始工作了，通過HREF，PCLK和VSYNC同步傳輸數位影像訊號。資料是通過DATA0~DATA7這八根資料線並行送出的。

 

4、不同介面模式的工作時序

ITU-R BT 656輸入時序圖,這種方式下同步訊號已經內嵌到視頻資料中了，因此不需要額外的行和幀同步訊號。

ITU-R BT 601輸入時序圖,這種方式下行和幀同步訊號獨立於視頻資料，因此需要同步訊號。

 

（ITU-R BT 601: 16位元據傳輸；21芯；Y、U、V訊號同時傳輸。  
ITU-R BT 656: 9芯，不需要同步訊號；8位元據傳輸；串列視頻傳輸；傳輸速率是601的2倍；先傳Y，後傳UV。）

同步訊號的時延參數

Ø        t1：表示VSYNC前、後插入周期

Ø        t2：表示HREF前插入周期

Ø        t3：表示 HREF寬度

Ø        t4：表示HREF後插入周期

 

５、camera的時鐘域，三個時鐘：系統時鐘、PCLK、MCLK

    每個網路攝影機介面包括三個時鐘域，每一個時鐘域是系統匯流排時鐘，第二個是網路攝影機像素時鐘PCLK，第三個時鐘域為內部時鐘MCLK。系統匯流排時鐘必需高於PCLK， CAM_MCLK 必需固定頻率分頻，如PLL時鐘。如果有外部時鐘晶振，CAM_MCLK 空掉。不需要同步ＭMCLK，PCLK應該與schmitt-triggered電平移位器串連。

 

6、硬體介面電路

主控晶片上的介面：

 

camera 介面

android camera(二)：網路攝影機工作原理、s5PV310 網路攝影機介面（CAMIF）