dvp接口,mipi接口说明以及camera需要的mipi lane数计算
DVP
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DVP总线PCLK极限约在96M左右,而且走线长度不能过长,所有DVP最大速率最好控制在72M以下,PCB layout较容易画,
MIPI总线速率lvds接口耦合,走线必须差分等长,并且需要保护,故对PCB走线以及阻抗控制要求高一点(一般来讲差分阻抗要求在85欧姆~125欧姆之间)DVP是并口,需要PCLK、VSYNC、HSYNC、D[0:11]——可以是8/10/12bit数据,具体情况要看ISP或baseband是否支持;
MIPI是LVDS低压差分串口,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的接口信号线少,由于是低压差分信号,产生的干扰小,抗干扰能力也强。最重要的是DVP接口在信号完整性方面受限制,速率也受限制。500W还可以勉强用DVP,800W及以上都采用MIPI接口。 -
DVP(Digital Video Port)是传统的 sensor 输出接口,采用并行输出方式,数据位宽有 8bit、10bit、12bit、16bit 等。dvp 接口信号关系如下图所示
- 引脚说明:
- VSYNC:vertical synchronization,帧同步信号, 一帧一个信号,频率为几十Hz
- HSYNC:horizonal synchronization,行同步信号,一般为几十KHz
- PCLK: pixel clock ,像素时钟,每个时钟对应一个像素数据
- DATA: 像素数据,视频数据,常见的有8位和10位
- XCLK: 也叫 MCLK,ISP芯片输出给驱动 sensor 的时钟,可由 ISP 主控或晶振提供,一般是24MHz/27MHz
- SCL: IIC 时钟引脚,用来读写sensor的寄存器
- SDA: IIC 数据引脚,用来读写 sensor 的寄存器
- 引脚说明:
MIPI
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MIPI联盟,即移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface 简称MIPI)联盟。 MIPI(移动产业处理器接口)是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准和一个规范。
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MIPI是差分串口传输,速度快,抗干扰。主流手机模组现在都是用MIPI传输,传输时使用4对差分信号传输图像数据和一对差分时钟信号;最初是为了减少LCD屏和主控芯片之间连线的数量而设计的,后来发展到高速,支持高分辨率的显示屏,现在基本上都是MIPI接口。
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MIPI摄像头有三个电源:VDDIO(IO电源),AVDD(模拟电源),DVDD(内核数字电源),不同sensor模组的摄像头供电不同,AVDD有2.8V或3.3V的;DVDD一般使用1.5V或更高,不同厂家的设计不同,1.5V可能由sensor模组提供或外部供给,可以使用外部供电则建议使用外部供,电压需大于内部的DVDD;VDDIO电压应与MIPI信号线的电平一致,若信号线是2.8V电平,则VDDIO也应供2.8V,有些sensor模组也可以不供VDDIO,由内部提供
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补充说明:MIPI的camera接口叫 CSI对应视频输入标准,MIPI的display接口叫DSI对应视频显示标准
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sensor mipi信号接口一般会有1对IIC通信引脚,1对 MIPI差分时钟引脚和1到4对MIPI差分数据信号引脚,如下图所示
- 引脚说明
- 提供sensor工作的时间,主控或者晶振提供,一般是24MHz/27MHz
- CKN /CKP:一对差分时钟引脚
- N/P:一对差分数据引脚,1lane就有一对差分数据引脚
- SCL 和 SDA:分别是IIC的时钟和数据引脚,用于读写 sensor 寄存器
- 引脚说明
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MIPI CSI为目前Image sensor和Host连接常用的接口,目前MIPI CSI最高传输速率为2.5Gbps/lane,也有一些低版本的最高传输速率为1.5Gbps/lane,在连接image sensor时,通常需要简单评估下传输带宽,以满足速率要求
camera需要的mipi lane数计算
a. 计算公式
camera active pixel * adc bit * fps *120% < lane * mipi rate
Camera 有效像素 * ADC色彩深度 * 帧率 * (1+20%) < lane数 * mipi速率
20%:降额设计,留20%的余量
b. Camera有效像素
- 如下图,
- 总像素: 2624 * 1956 = 5132544
- 有效像素:2592 * 1944 = 5038848
c. ADC色彩深度
- 色彩深度越高,可用的颜色就越多,10bit表示ADC的采集精度,在Camera中表示一个像素的采集精度为2^10=1024 ,常见8,10,12,16位的adc精度
d. MIPI速率
- eg: MT6735,5M摄像头,有效像素为2592 * 1944,30fps帧率,10位ADC色彩深度,最少几lane
2592*1944*30*10*(1+20%) = 1.689Gbps
sensor datasheet mipi速率最高为1.5Gbps 那么最少需要2lane才满足设计需要
aa. 像素速率
- 像素速率和分辨率及帧率有关,也叫像素时钟(Unit:Hz),即硬件内部采样像素(包含若干bit,和ADC位数有关)的时钟频率。
Pixel_Rate=HTS * VTS * FPS //Unit:Pixel/s
HTS,VTS包含H-blank,V-blank时间
HTS = H-Active + H-blank //Unit:pixel
VTS = V-Active + V-blank //Unit:line
bb. 总数据传输速率或带宽
- 总数据带宽需要在像素速率的基础上乘以像素色深
Data_Rate_Total = Pixel_Rate * Color_Depth //Unit:bps
cc. MIPI CSI时钟频率
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MIPI CSI的时钟采用DDR(Double Data Rate),即上升,下降沿同时传输数据,因此需要除以2。
注意:MIPI CSI在传输过程中是按特定的协议进行传输的(包头,校验等),因此,MIPI CSI在设置速率时,应比计算的稍大,以满足协议开销
MIPI_Clock=Data_Rate_Per_Lane/2 //Unit:Hz
dd. case
H-Active:1920
V-Active:1080
HTS:2112
VTS:1188
Format:RAW10
FPS:60
MIPI CSI lanes:2
计算:
Pixel_Rate=HTS*VTS*FPS=2112*1188*60pixel/s=150543360pixel/s
Data_Rate_Total=Pixel_Rate*Color_Depth=150543360*10bit/s=1505433600bps
Data_Rate_Per_Lane=Data_Rate_Total/Lanes=1505433600/2bit/s/lane=752716800bps/lane
MIPI_Clock=Data_Rate_Per_Lane/2=752716800/2Hz=376358400Hz