我們常用的電腦攝像頭接口是USB接口，而常見的智能手機(jī)上的攝像頭是MIPI接口，還有一部分的攝像頭（比如說某些支持DVP接口的硬件）是DVP接口；通俗的講，USB是串行通用串行總線（Universal Serial Bus）的簡稱，而MIPI是移動(dòng)行業(yè)處理器接口（Mobile Industry Processor Interface），DVP是數(shù)字視頻端口（digital video port）的簡稱，CSI是相機(jī)串行接口（CMOS Sensor Interface）的簡稱。

Camera 工作原理介紹

一、工作過程

外部光線穿過 lens 后，經(jīng)過 color filter 濾波后照射到 Sensor 面上，Sensor 將從 lens 上傳導(dǎo)過來的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過內(nèi)部的 AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。如果 Sensor 沒有集 成 DSP，則通過 DVP 的方式傳輸?shù)?baseband，此時(shí)的數(shù)據(jù)格式是 RAW DATA。如果集成 了 DSP， RAW DATA 數(shù)據(jù)經(jīng)過 AWB、 則 color matrix、 lens shading、 gamma、 sharpness、 AE 和 de-noise 處理，后輸出 YUV 或者 RGB 格式的數(shù)據(jù)。

最后會(huì)由 CPU 送到 framebuffer 中進(jìn)行顯示，這樣我們就看到 camera 拍攝到的景象 了。

二、camera 主要部件

一般來說，camera 主要是由 lens 和 sensor IC 兩部分組成，其中有的 sensor IC 集成 了 DSP，有的沒有集成，但也需要外部 DSP 處理。細(xì)分的來講，camera 設(shè)備由下邊幾部 分構(gòu)成：

lens（鏡頭） 一般 camera 的鏡頭結(jié)構(gòu)是有幾片透鏡組成，分有塑膠透鏡（Plastic)和玻璃透 鏡(Glass) ，通常鏡頭結(jié)構(gòu)有：1P,2P,1G1P,1G3P,2G2P,4G 等。

sensor（圖像傳感器） Senor 是一種半導(dǎo)體芯片，有兩種類型：CCD（Charge Coupled Device）即電荷耦合器件的縮寫 和 CMOS（Complementary?Metal-Oxide?Semiconductor）互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體。

注：

CCD傳感器，電荷信號(hào)先傳送，后放大，再A/D，成像質(zhì)量靈敏度高、分辨率好、噪聲??；處理速度慢；造價(jià)高，工藝復(fù)雜。

CMOS傳感器，電荷信號(hào)先放大，后A/D，再傳送；成像質(zhì)量靈敏度低、噪聲明顯；處理速度快；造價(jià)低，工藝簡單。

sensor 將從 lens 上傳導(dǎo)過來的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 再通過內(nèi)部的 AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 由于 sensor 的每個(gè) pixel 只能感光 R 光或者 B 光或者 G 光， 因此每個(gè)像素此時(shí)存貯的是單色的， 我們稱之為 RAW DATA 數(shù)據(jù)。

要想將每個(gè)像素的 RAW DATA 數(shù)據(jù)還原成三基色，就需要 ISP 來處理。 ISP（圖像信號(hào)處理） 主要完成數(shù)字圖像的處理工作，把 sensor 采集到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為顯示支持 的格式。

CAMIF（camera 控制器） 芯片上的 camera 接口電路，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，接收 sensor 采集的數(shù)據(jù)交給 CPU，并送入 LCD 進(jìn)行顯示。

MIPI 接口

MIPI攝像頭常見于手機(jī)、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(duì)應(yīng)于視頻顯示和視頻輸入標(biāo)準(zhǔn)。目前，MIPI攝像頭在嵌入式產(chǎn)品中，比如行車記錄儀、執(zhí)法儀、高清微型相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控相機(jī)等得到廣泛應(yīng)用。

一、MIPI

1、什么是MIPI？

MIPI聯(lián)盟，即移動(dòng)產(chǎn)業(yè)處理器接口（Mobile Industry Processor Interface 簡稱MIPI）聯(lián)盟。

MIPI（移動(dòng)產(chǎn)業(yè)處理器接口）是MIPI聯(lián)盟發(fā)起的為移動(dòng)應(yīng)用處理器制定的開放標(biāo)準(zhǔn)和一個(gè)規(guī)范。

2、MIPI的特點(diǎn)

MIPI是差分串口傳輸，速度快，抗干擾。主流手機(jī)模組現(xiàn)在都是用MIPI傳輸，傳輸時(shí)使用4對(duì)差分信號(hào)傳輸圖像數(shù)據(jù)和一對(duì)差分時(shí)鐘信號(hào)；最初是為了減少LCD屏和主控芯片之間連線的數(shù)量而設(shè)計(jì)的，后來發(fā)展到高速了，支持高分辨率的顯示屏，現(xiàn)在基本上都是MIPI接口了。

MIPI攝像頭有三個(gè)電源：VDDIO（IO電源），AVDD（模擬電源），DVDD（內(nèi)核數(shù)字電源），不同sensor模組的攝像頭供電不同，AVDD有2.8V或3.3V的；DVDD一般使用1.5V或更高，不同廠家的設(shè)計(jì)不同，1.5V可能由sensor模組提供或外部供給，可以使用外部供電則建議使用外部供，電壓需大于內(nèi)部的DVDD；VDDIO電壓應(yīng)與MIPI信號(hào)線的電平一致，若信號(hào)線是2.8V電平，則VDDIO也應(yīng)供2.8V，有些sensor模組也可以不供VDDIO，由內(nèi)部提供。

補(bǔ)充說明：MIPI的camera接口叫 CSI，MIPI的display接口叫DSI。

二、DVP

DVP總線PCLK極限約在96M左右，而且走線長度不能過長，所有DVP最大速率最好控制在72M以下，PCB layout較容易畫；MIPI總線速率lvds接口耦合，走線必須差分等長，并且需要保護(hù)，故對(duì)PCB走線以及阻抗控制要求高一點(diǎn)（一般來講差分阻抗要求在85歐姆~125歐姆之間）。

DVP是并口，需要PCLK、VSYNC、HSYNC、D[0：11]——可以是8/10/12bit數(shù)據(jù)，具體情況要看ISP或baseband是否支持；MIPI是LVDS低壓差分串口，只需要要CLKP/N、DATAP/N——最大支持4-lane，一般2-lane可以搞定。MIPI接口比DVP的接口信號(hào)線少，由于是低壓差分信號(hào)，產(chǎn)生的干擾小，抗干擾能力也強(qiáng)。最重要的是DVP接口在信號(hào)完整性方面受限制，速率也受限制。500W還可以勉強(qiáng)用DVP，800W及以上都采用MIPI接口。

三、 CSI 接口

1、CSI 接口基本概念

CSI-2接口規(guī)范是由MIPI(Mobile Industry Processor Interface)聯(lián)盟組織于2005年發(fā)布的關(guān)于相機(jī)串行接口，它作為一種全新的相機(jī)設(shè)備和處理器之間的接口框架，給便攜式、手機(jī)攝像頭等相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供了一種靈活且高速的設(shè)備接口[28]。此前，傳統(tǒng)攝像頭接口一般都包括了數(shù)據(jù)總線、時(shí)鐘總線、同步信號(hào)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占用的數(shù)據(jù)線較多，邏輯設(shè)計(jì)上也比較復(fù)雜，需要嚴(yán)格同步包括水平同步信號(hào)，垂直同步信號(hào)以及時(shí)鐘信號(hào)，這對(duì)攝像頭這端以及接收器這端都提出了較高的要求，同時(shí)，在高速傳輸?shù)倪^程中，直接使用數(shù)字信號(hào)作為數(shù)據(jù)容易被其他外部信號(hào)干擾，不如差分信號(hào)的穩(wěn)定性，這樣也大大限制了其傳輸?shù)乃俾室约跋鄼C(jī)最大能夠?qū)崟r(shí)傳輸?shù)膱D像質(zhì)量。

基于CSI-2攝像頭數(shù)據(jù)傳輸過程使用了數(shù)據(jù)差分信號(hào)對(duì)視頻中像素值進(jìn)行傳輸，同時(shí)CSI-2傳輸接口能夠非常靈活的進(jìn)行精簡或者擴(kuò)展，對(duì)于接口較少的應(yīng)用場景，CSI-2接口可以只使用一組差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)線以及一組差分時(shí)鐘線就能夠完成攝像頭的數(shù)據(jù)串行傳輸過程，這樣便減少了負(fù)載，同時(shí)也能夠滿足一定的傳輸速率，而對(duì)于大陣列的CCD相機(jī)，CSI-2接口也能夠擴(kuò)展其差分?jǐn)?shù)據(jù)線，從而滿足多組數(shù)據(jù)線并行傳輸?shù)母咚僖蟆?/span>

同時(shí)CSI-2接口中也集成了控制接口CCI(Camera Control Interface)，CCI是一個(gè)能夠支持400KHz傳輸速率的全雙工主從設(shè)備通信控制接口，它能夠兼容現(xiàn)有很多處理器的IIC標(biāo)準(zhǔn)接口，因此可以非常方便地實(shí)現(xiàn)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。

2、CSI物理協(xié)議層規(guī)定

MIPI聯(lián)盟除了在攝像頭的接口上進(jìn)行全新的規(guī)定以外還對(duì)CSI-2接口的軟件架構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的制定，CSI-2軟件框架主要分成三層，分別為應(yīng)用層、協(xié)議層、物理層，而對(duì)于協(xié)議層又可以細(xì)分為像素字節(jié)打包層/解包層、LLP(Low LevelProtocol)層、通道管理層(Lane Management)，其主要系統(tǒng)軟件框圖如下所示：

CSI協(xié)議層設(shè)計(jì)：

應(yīng)用層：主要設(shè)計(jì)了上層數(shù)據(jù)流的編碼以及解碼格式，規(guī)定了像素轉(zhuǎn)換為字節(jié)的映射關(guān)系；

協(xié)議層：主要包括了像素/字節(jié)打包/字節(jié)解包層，LLP層提供了串行傳輸數(shù)據(jù)的同步機(jī)制，通道管理層提供了數(shù)據(jù)位寬可擴(kuò)展功能，從而靈活的適應(yīng)不同的應(yīng)用場景；

物理層：定義了基本傳輸介質(zhì)規(guī)范，確定了CSI-2協(xié)議物理層的輸入輸出特性參數(shù)，并確定其電氣特性以及時(shí)鐘時(shí)序。

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原文鏈接：https://blog.csdn.net/quicmous/article/details/114922463