找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 23321|回复: 13

详细的摄像头模组工作原理!!!

[复制链接]

1805

主题

11

听众

7万

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

突出贡献 荣誉管理 论坛元老

发表于 2015-8-12 10:17:03 |显示全部楼层
作者:xubin341719(欢迎转载,请注明作者)3 w9 v9 T1 m- j' A9 {
) N# ?; x* S2 s# E+ r0 l) j2 P

一、摄像头工作原理

上一篇我们讲了摄像头模组的组成,工作原理,做为一种了解。下面我们析摄像头从寄存器角度是怎么工作的。如何阅读摄像头规格书(针对驱动调节时用到关键参数,以GT2005为例)。

规格书,也就是一个器件所有的说明,精确到器件每一个细节,软件关心的寄存器、硬件关心的电气特性、封装等等。单单驱动方面,我们只看对我们有用的方面就可以了,没必要全部看完。主要这样资料全都是鸟语(En),全部看完一方面时间上会用的比较多,找到关键的地方就行了。

1、camera的总体示意图如下:控制部分为摄像头上电、IIC控制接口,数据输出为摄像头拍摄的图传到主控芯片,所有要有data、行场同步和时钟号。GT2005/GT2015是CMOS接口的图像传感器芯片,可以感知外部的视觉信号并将其转换为数字信号并输出。

       我们需要通过MCLK给摄像头提供时钟,RESET是复位线,PWDN在摄像头工作时应该始终为低。PCLK是像素时钟,HREF是行参考信号,VSYNC是场同步信号。一旦给摄像头提供了时钟,并且复位摄像头,摄像头就开始工作了,通过HREF,VSYNC和PCLK同步传输数字图像信号。 数据是通过D0~D7这八根数据线并行送出的。

! R) ?5 ~- e& x- S! e
1341747826_2628.jpg

, u: G, W$ @# m& N; |

(1)、Pixel Array

       GT2005阵列大小为 1268 列、1248 行,有效像素为 1616 列, 1216 行。也就是说摄像头为1600X1200的时候,像素点要多于这个,去除边缘一部分,保证图像质量吧。

(2)、IIC 这个不用说了,摄像头寄存器初始化的数据都从这里传输的,所有的IIC器件都一样的工作,来张图吧,后面做详细分析;

1341747874_3695.JPG
8 [, z' R' F3 u' b& M0 v1 ]

下面这一部分在调试驱动的过程中比较重要了:1 r9 V' Z1 G. `, F$ a! R' b

(3)、MCLK

电子元件工作都得要个时钟吧,摄像头要工作,这个就是我们所要的时钟,在主控制芯片提供,这个时钟一定要有,要不然摄像头不会工作的。

(4)、上下电时序,这个要接规格书上来,注间PWDN、RESETB这两个脚,不同的摄像头不太一样,这个图是上电时序,上电时参考一下,知道在那里看就行;

1341747905_9978.JPG

: X, I9 y$ \% M- r: r& P2 ?/ d6 U5 v5 X7 n

(5)PCLK \D1~D7

摄像头得到的数据要传出来吧,要有数据,当然数据出来要有时钟和同步信号了,看下它的时序,和LCD显示的时序一样,道理是一样的:

6 L+ B* _( Z, e9 Z# A

(6)、主要的寄存器:分辨率、YUV顺序、X轴、Y轴镜相、翻转


% h  i7 z, @! F" A0 L

以上工作完成后,也许还有一些问题,分辨率太小; YUV顺序不对图像不对; XY图像方向。这些工作完成后,如果还有什么细节的问题,如果你想花时间,看规格书里面的寄存器可以解决的,如果不想看,找模组厂的FAE,他们专业的,很快会帮你搞定。

(7)、摄像头的硬件接口


3 V9 Z+ _4 y6 K1 ?$ N0 W0 ], _


  p; @' g' M6 ~! H8 g  e
$ e  E- B- B2 Y1 x+ Q3 V' B

二、S5pv310上Camera主控芯片上的硬件接口

1、CAMIF   Camera Interface

先看一下摄像头接口框图:(这个看着有点抽像,我们放这里,先了解一下,其实驱动中一般不会涉及到这里,不过我们这里分析了,就把这个带出来了)


3 {" Y5 _+ E. Q* s8 ^

(1)、摄像头接口的主要属性:

a、支持多种输入接口:(就是上面我们看到的四模式)

    DMA (AXI 64-bitinterface) 模式;

    MIPI (CSI) 模式;

    ITU-R BT 601/ 656/ 709模式;

    Direct FIFO (PlayBack)模式;

b、支持多种输出模式:

    DMA (AXI 64-bitinterface) 模式;

    Direct FIFO 模式;

c、支持数码变焦Digital Zoom In (DZI) capability;

d、支持多摄像头输入;

e、 支持视频同步信号极性可编程控制;

f、支持最大输入分辨率为8192X8192;

g、支持图像翻转(X轴、Y轴镜相,90、180、270翻转);

h、支持多种图片格式; 

i、支持捕获帧控制;

j、支持的图像特效。

2、FIMC  Fully InteractiveMobile Camera

    摄像头的采集的数据要CPU无法直接处理,主控芯片里面集成了Camera控制器,叫FIMC(FullyInteractive Mobile Camera)。摄像头需要先把图像数据传给控制器,经过控制器处理(裁剪拉升后直接预览或者编码)之后交给CPU处理。实际上摄像头工作需要的时钟(MCLK)也是FIMC给它提供的。

    在s5pv310上的摄像头接口是一个FIMC(完全交互式移动相机接口),支持ITUR BT-601-605标准、AMX接口、MIPI接口

MIPI 、ITU、AMX

(1)、ITU国际电信联盟无线电通信部门ITU-RRadiocommunication Sector of ITU 简称ITU-RITU-R BT.601 16位数据传输;Y、U、V信号同时传输,是并行数据,行场同步单独输出。0 F) P8 i9 E/ h- |: y; @* T* t
ITU-R BT.6568/10位数据传输;不需要同步信号;串行数据传输;传输速率是601的2倍;先传Y,后传UV。行场同步信号嵌入在数据流中。

(2)、MIPI(移动行业处理器接口)是MobileIndustry Processor Interface的缩写 MIPI 规范:Camera工作组:MIPI Camera Serial Interface 1.0specification .Camera Serial Interface 2 v1.0 (CSI-2)

(3)、AMX(Advanced eXtensible Interface)是一种总线协议,该协议是ARM公司提出的AMBA(Advanced Microcontroller BusArchitecture)3.0协议中最重要的部分,是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线。

3、接口信息

FIMC信号定义如下所示(YCbCr模式)

Signal
I/O
Description
   Type2 [8 }! a0 c1 e5 E$ g4 L, b1 f
HREF
I
行同步信号
PCLK
I
像素时钟
DATA[7:0]
I
像素数据
FIELD
O
FIELD信号
MCLK
O
系统时钟信号

通过CAM_MCLK给摄像头提供时钟,RST是复位线,PWDN在摄像头工作时应该始终为低。HREF是行参考信号,PCLK是像素时钟,VSYNC是场同步信号。一旦给摄像头提供了时钟,并且复位摄像头,摄像头就开始工作了,通过HREF,PCLK和VSYNC同步传输数字图像信号。数据是通过DATA0~DATA7这八根数据线并行送出的。


$ U3 h% |2 v6 }2 O$ g. u1 l

4、不同接口模式的工作时序

ITU-R BT 656输入时序图,这种方式下同步信号已经内嵌到视频数据中了,因此不需要额外的行和帧同步信号。
+ ^) C3 c/ ~4 h# ^% T

5.JPG

- P5 a5 W4 P1 I% J7 N+ e5 a. x; {

ITU-R BT 601输入时序图,这种方式下行和帧同步信号独立于视频数据,因此需要同步信号。
3 h; `0 k+ j# A' W" Q

. j  z, f( v6 h. e

: B/ N# x$ V6 [5 j

(ITU-R BT 601: 16位数据传输;21芯;Y、U、V信号同时传输。  : h* O0 h. r+ q  t
ITU-R BT 656: 9芯,不需要同步信号;8位数据传输;串行视频传输;传输速率是601的2倍;先传Y,后传UV。)

同步信号的时延参数

Ø        t1:表示VSYNC前、后插入周期

Ø        t2:表示HREF前插入周期

Ø        t3:表示 HREF宽度

Ø        t4:表示HREF后插入周期


8 W6 s: r# V3 ?& T/ q8 O; b

5、camera的时钟域,三个时钟:系统时钟、PCLK、MCLK

  每个摄像头接口包括三个时钟域,每一个时钟域是系统总线时钟,第二个是摄像头像素时钟PCLK,第三个时钟域为内部时钟MCLK。系统总线时钟必需高于PCLK, CAM_MCLK 必需固定频率分频,如PLL时钟。如果有外部时钟晶振,CAM_MCLK 空掉。不需要同步MMCLK,PCLK应该与schmitt-triggered电平移位器连接。

% F9 a$ i9 [7 r* W; c3 a1 ]


  }. W: o8 Y4 s1 U. W

6、硬件接口电路

主控芯片上的接口:

5 f7 M8 }4 c2 \4 N, g# w

* p6 H2 K3 E9 D& ]4 `: G# W

camera 接口


8 L$ ~5 s. Q2 l1 O4 Z, G0 F


- }! L, A  t" X! }4 W! E3 w$ N5 j; e, v% `# J( r
6.JPG
嗨!CCM99摄像头模组论坛网,今天很开心,签到来了1...

0

主题

0

听众

293

积分

进士

Rank: 3Rank: 3

发表于 2015-11-4 13:23:20 |显示全部楼层
挺全的,学习中,顶起来!
阳光明媚,心情不错
回复

使用道具 举报

0

主题

0

听众

293

积分

进士

Rank: 3Rank: 3

发表于 2015-11-17 08:22:51 |显示全部楼层
好帖顶起来!
阳光明媚,心情不错
回复

使用道具 举报

1805

主题

11

听众

7万

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

突出贡献 荣誉管理 论坛元老

发表于 2015-12-3 08:13:22 |显示全部楼层
嗨!CCM99摄像头模组论坛网,今天很开心,签到来了1...
回复

使用道具 举报

1

主题

0

听众

1081

积分

知州

Rank: 6Rank: 6

发表于 2015-12-12 11:08:16 |显示全部楼层
顶顶顶顶起来
好多天没学习了,内疚中
回复

使用道具 举报

20

主题

0

听众

677

积分

知县

Rank: 4

发表于 2015-12-16 15:04:01 |显示全部楼层
”上一篇我们讲了摄像头模组的组成,工作原理“   ----楼主,求这句话中说的上一篇的链接
困困困困困
回复

使用道具 举报

1

主题

0

听众

106

积分

举人

Rank: 2

发表于 2015-12-17 15:55:01 |显示全部楼层
很好,顶顶
嗨!CCM99摄像头模组论坛网,今天很开心,签到来了1...
回复

使用道具 举报

5

主题

0

听众

302

积分

进士

Rank: 3Rank: 3

发表于 2015-12-26 16:11:08 |显示全部楼层
详细的摄像头模组工作原理
周末上班
回复

使用道具 举报

0

主题

0

听众

50

积分

举人

Rank: 2

发表于 2016-7-20 13:55:00 |显示全部楼层
很详细的资料 ,谢谢分享
哎...今天够累的,签到来了6...
回复

使用道具 举报

0

主题

0

听众

71

积分

举人

Rank: 2

发表于 2016-11-18 15:13:17 |显示全部楼层
很详细的资料,仔细看看
该会员没有填写今日想说内容.
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
验证码 换一个

友情插件推广,完美枫枫wanmeiff友情插件推广,完美枫枫97yun友情插件推广,完美枫枫vcpic

关于我们 | 联系我们 | 帮助中心 | 举报投诉 | 广告服务 | 网站地图 | 站长论坛

QQ|Archiver|手机版|摄像模组论坛网   

GMT+8, 2017-9-24 04:03 , Processed in 5.303094 second(s), 35 queries .

回顶部