• 摄像头接口和相关知识


    摄像头的数据输出格式一般分为CCIR601、CCIR656、RAW RGB等格式,此处说的RGB格式应该就是CCIR601或CCIR656格式。而RAW RGB格式与一般的RGB格式是有区别的。

    我们知道,Sensor的感光原理是通过一个一个的感光点对光进行采样和量化,但,在Sensor中,每一个感光点只能感光RGB中的一种颜色。所以,通常所说的30万像素或130万像素等,指的是有30万或130万个感光点。每一个感光点只能感光一种颜色。

    但 是,要还原一个真正图像,需要每一个点都有RGB三种颜色,所以,对于CCIR601或656的格式,在Sensor模组的内部会有一个ISP模块,会将 Sensor采集到的数据进行插值和特效处理,例如:如果一个感光点感应的颜色是R,那么,ISP模块就会根据这个感光点周围的G、B感光点的数值来计算 出此点的G、B值,那么,这一点的RGB值就被还原了,然后在编码成601或656的格式传送给Host。

    而RAW RGB格式的Sensor则是将没个感光点感应到的RGB数值直接传送给Host,由Host来进行插值和特效处理。

    Raw RGB 每个像素只有一种颜色(R、G、B中的一种);
    RGB 每个像素都有三种颜色,每一个的值在0~255之间;

    在 手机摄像头的测试过程中,由sensor输出的数据就是Raw data(Raw RGB),经过彩色插值就变成RGB;

    sensor输出的数据格式,主要分两种:YUV(比较流行),RGB,这就是sonsor的数据输出;这其中的GRB就是Raw RGB,是sensor的bayer阵列获取的数据(每种传感器获得对应的颜色亮度);

    但是输出的数据不等于就是图像的实际数据,模组测试时,就要写一个软件,完成数据采集(获得Raw data)->彩色插值(目的是获得RGB格式,便于图像显示)->图像显示;
    这样就可以发现整个模组是否正常,有无坏点,脏点的等,检测出不良品;(软件的处理过程当中,为了获得更好的图像质量,还需要白平衡,gamma校正,彩色校正)

    而在手机的应用中,手机根据相机模组的数据格式,提供一个ISP(主要用于RGB格式的),配合软件,使照相功能得到应用;

    一、MIPI

    MIPI:MIPI联盟,即移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface 简称MIPI)联盟。由美国德州仪器(TI)、 意法半导体(ST)、 英国ARM和芬兰诺基亚(N ki okia)4家公司共同成立, 旨在定义并推广用于移动应用处理器接口的开放标准。MIPI是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。

     

     

     2.1 MIPI-CSI

    MIPI摄像头常见于手机、平板中,支持500万像素以上高清分辨率。它的全称为“MobileIndustryProcessorInterface”,分为MIPI-DSI和MIPI-CSI,分别对应于视频显示和视频输入标准(CSI是for Camera的,DPI是for Display的)。MIPI联盟下面有不同的WorkGroup,分别定义了一系列的手机内部接口标准,比如摄像头接口CSI、显示接口DSI、射频接口DigRF、麦克风/喇叭接口SLIMbus等。统一接口标准的好处是手机厂商根据需要可以从市面上灵活选择不同的芯片和模组,更改设计和功能时更加快捷方便。

    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/sMIPI-CSI-2协议是MIPI联盟协议的子协议,专门针对摄像头芯片的接口而设计,应用非常广泛,由于其高速,低功耗的特点,MIPI-CSI2协议极大的支持了高清摄像头领域的发展,正是由于它的普及,手机上五百万像素的摄像头才得以变为前置摄像头,该类接口技术主要掌握在日本东芝,韩国三星以及美国豪威三家公司。

    CSI/DSI的物理层(Phy Layer)由专门的WorkGroup负责制定,其目前的标准是D-PHY。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。

    二、DVP

    DVP:DVP是并口传输,速度较慢,传输的带宽低,使用需要以下:

    • PCLKsensor输出时钟:像素点同步时钟信号,每个PCLK对应一个像素点,可以为48MHz;对于时钟信号,一般做包地处理,减少对其他信号的干扰,还需要在源端加电阻和电容,减少过冲和振铃,从而减少对其他信号的干扰
    • MCLK(XCLK)外部时钟输入:外部时钟输入,可由主控或晶振提供,由sensor规格书确定,可以为24MHZ;
    • VSYNC场同步:帧同步信号,一帧一个信号,频率为几十Hz(30Hz)
    • HSYNC行同步:行同步信号(频率为几十KHz)
    • D[0:11]并口数据(可以是8/10/12bit数据位数大小)

    例如:分别率 320×240的屏,每一行需要输入320个脉冲来依次移位、锁存这一行的数据,然后来个HSYNC 脉冲换一行;这样依次输入240行之后换行同时来个VSYNC脉冲把行计数器清零,又重新从第一行开始刷新显示

    三、LVDS

    一:LVDS输出接口概述
    液晶显示器驱动板输出的数字信号中,除了包括RGB数字信号外,还包括行同步,场同步,像素时钟等信号,其中像素时钟信号的最高频率可超过28MHZ,采用TTL接口,数据传输速率不高,传输距离较短,而且电磁抗干扰能力较差,会对RGB数据造成一定的影响,另外,TTL多路数据信号采用排线的方式来传输,整个排线数量达几十路,不但连接不方便,而且不适合超薄化的趋势,采用LVDS输出接口传输数据,可以使得这些问题迎刃而解,实现数据的高速率,低噪声,远距离,高准确度的传输。

    那么,什么是LVDS输出接口呢?LVDS是一种低压差分信号技术接口。他是美国NS(美国国家半导体公司)公司为了克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大,电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。

    LVDS输出接口利用非常低的电压摆浮(约350mV)在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输,即低压差分信号输出。采用LVDS输出接口,可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit/s的速率传输,由于采用低压和低电流驱动方式,因此,实现了低噪声和低功耗。
    二:LVDS接口电路的组成
    在液晶显示器中,LVDS接口电路包括两部分,即驱动板侧的LVDS输出驱动电路(LVDS发送器),和液晶面板侧的LVDS输入接口电路(LVDS 接收器)。LVDS发送器将驱动板主控芯片输出的17L电平并行RGB数据信号和控制信号转换为低压串行LVDS信号,然后通过驱动板与液晶板之间的柔性电缆(排线)将信号传送到液晶面板侧的LVDS接收器,LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平的并行信号,送往液晶面板侧的LVDS接收器,LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平的并行信号,送往液晶屏时序控制与行列驱动电路。

     在数据传输过程中,还必须有时钟信号的参与,LVDS接口无论传输数据还是传输时钟都采用差分信号对的形式进行传输,所谓信号对,只是LVDS接口电路中,每一个数据传输通道或时钟传输通道的输出都为两个信号(正输出端和负输出端),需要说明的是,不同的液晶显示器,其驱动板上的LVDS发送器不尽相同,有些LVDS发送器为一片或两片独立的芯片(如果 DS90C383),有些则集成在主控芯片中。

    LVDS信号有数据差分和时钟差分信号组成。如下图所示:

     单通道6位数据(如果是6位的Y3M/P这组红色的线没有)有4组差分线,3组信号线,一组时钟线。Y0M、Y0P、Y1M、Y1P、Y2M、Y2P、CLKOUT_M、CLKOUT_P。单通道8位数据有5组差分线,4组信号线,一组时钟线。分别是Y0M、Y0P、Y1M、Y1P、Y2M、Y2P、CLKOUT_M、CLKOUT_P。

     四、MIPI 接口 和 LVDS 接口区别

    液晶屏接口类型有LVDS接口、MIPI DSI DSI接口,它们到底有什么区别,能直接互联么?首先,两种接口里面的差分信号是不能直接互联的,准确来说是互联后无法使用,MIPI DSI转LVDS比较简单,有现成的芯片,例如ICN6201、ZA7783;LVDS转MIPI DSI比较复杂暂时没看到通用芯片,基本上是特制模块,而且原理也比较复杂。

    主要区别: 
    1. LVDS接口只用于传输视频数据,MIPI DSI不仅能够传输视频数据,还能传输控制指令; 
    2. LVDS接口主要是将RGB TTL信号按照SPWG/JEIDA格式转换成LVDS信号进行传输,MIPI DSI接口则按照特定的握手顺序和指令规则传输屏幕控制所需的视频数据和控制数据。

    液晶屏有RGB TTL、LVDS、MIPI DSI接口,这些接口区别于信号的类型(种类),也区别于信号内容。 
    RGB TTL接口信号类型是TTL电平,信号的内容是RGB666或者RGB888还有行场同步和时钟; 
    LVDS接口信号类型是LVDS信号(低电压差分对),信号的内容是RGB数据还有行场同步和时钟; 
    MIPI DSI接口信号类型是LVDS信号,信号的内容是视频流数据和控制指令。

    简单理解,LVDS 和MIPI的物理接线是一样的,都是5组差分对,但是传输的内容是不一样的,即软件的报文格式不一样。

    参考自:https://blog.csdn.net/qq_40732350/article/details/88554497

                  https://blog.csdn.net/u014470361/article/details/88891255

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