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详细的摄像头模组工作原理!!!

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  • TA的每日心情
    开心
    2018-6-29 12:40
  • 签到天数: 6 天

    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2015-8-12 10:17:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
    作者:xubin341719(欢迎转载,请注明作者)! e/ H/ o6 u+ z: ]& I2 F9 D( w
    ! m# b$ C4 [5 C

    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- m6 u+ O5 ~3 z 1341747826_2628.jpg
    6 o$ @$ |  _/ b8 ^7 s# R

    (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 7 L' I2 x* l  j8 N

    下面这一部分在调试驱动的过程中比较重要了:6 I/ W% v2 \* V  w: ^( e4 u

    (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 + e' u" y9 a0 s0 c4 ?6 I9 g" T
    & n) a: y8 p6 Z+ X- F

    (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:


    7 b& ^# `. w, ?

    (6)、主要的寄存器:分辨率、YUV顺序、X轴、Y轴镜相、翻转


    ! S& v! I( Q+ H! |* Z! y7 j

    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

    , L( S: J* }  z; C  E/ c3 k

    2 f( N6 m* H. T; J0 @2 W8 P  f0 D

    5 J( ]* R0 t5 @5 @' d/ T* F

    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)


    / C  m  Q  `% }

    (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。; R$ R  T' Q0 ~& j5 L% m
    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
       Type1 d3 _4 _0 B1 ]4 w. d
    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。


    , U2 h4 ]# U) B4 ?. r6 I1 Z

    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。
    ; C7 W) d- b9 \* V

    5.JPG
    4 a/ D+ K) P9 J" t, u# a

    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。) Q4 w0 z  n/ _  h# L$ p


    + {) _+ v  t9 u3 |

    - S% V+ V$ @5 G4 H8 P/ d

    (ITU-R BT 601: 16位数据传输;21芯;Y、U、V信号同时传输。  
    6 Q  P! I* C( 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

    ( `, O7 d$ j/ ^' ^7 V

    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。

    * g) S7 ]  H9 l  N) g4 m8 |


    , `8 N+ `+ x- A3 Z! n

    6、硬件接口电路

    主控芯片上的接口:

    ; }+ m- T- P" M, L


    # T5 R" B0 J; ^5 n* l* \% R

    camera 接口

    4 a- R( A3 d3 \


    . ~1 K  ]8 Q6 m
    ' ^0 I$ t7 ?% r- t( r
    6.JPG

    该用户从未签到

    发表于 2015-11-4 13:23:20 | 显示全部楼层
    挺全的,学习中,顶起来!

    该用户从未签到

    发表于 2015-11-17 08:22:51 | 显示全部楼层
    好帖顶起来!
  • TA的每日心情
    开心
    2018-6-29 12:40
  • 签到天数: 6 天

    [LV.2]偶尔看看I

     楼主| 发表于 2015-12-3 08:13:22 | 显示全部楼层
  • TA的每日心情
    开心
    2018-6-27 15:06
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2015-12-12 11:08:16 | 显示全部楼层
    顶顶顶顶起来

    该用户从未签到

    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

    该用户从未签到

    发表于 2015-12-17 15:55:01 | 显示全部楼层
    很好,顶顶

    该用户从未签到

    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

    该用户从未签到

    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

    该用户从未签到

    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
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