攝像頭工作原理(驅(qū)動(dòng)詳細(xì))

1、一、攝像頭工作原理上一篇我們講了攝像頭模組的組成，工作原理， 作為一種了解。 下面我們析攝像頭從寄存器角度是怎么工作的。如何閱讀攝像頭規(guī)格書（針對(duì)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)用到關(guān)鍵參數(shù)，以 GT2005 為例）。規(guī)格書，也就是一個(gè)器件所有的說明，精確到器件每一個(gè)細(xì)節(jié)，軟件關(guān)心的寄存器、硬件關(guān)心的電氣特性、 封裝等等。單單驅(qū)動(dòng)方面，我們只看對(duì)我們有用的方面就可以了， 沒必要全部看完。主要這些資料全都是鳥語(yǔ) , 全部看完一方面時(shí)間上會(huì)用的比較多，找到關(guān)鍵的地方就行了。1 、camera的總體示意圖如下：控制部分為攝像頭上電、I 2 C 控制接口，數(shù)據(jù)輸出為攝像頭拍攝的圖傳到主控芯片，所有要有 data 、行場(chǎng)同步

2、和時(shí)鐘信號(hào)。 GT2005/GT2015 是 CMOS 接口的圖像傳感器芯片，可以感知外部的視覺信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出。我們需要通過MCLK 給攝像頭提供時(shí)鐘，RESET 是復(fù)位線， PWDN 在攝像頭工作時(shí)應(yīng)該始終為低。 PCLK 是像素時(shí)鐘 （這個(gè)應(yīng)該是等同于 CSI 中的普通差分時(shí)鐘通道 ），HREF是行參考信號(hào)， VSYNC 是場(chǎng)同步信號(hào)。一旦給攝像頭提供了時(shí)鐘，并且復(fù)位攝像頭，攝像頭就開始工作了，通過HREF ， VSYNC 和 PCLK 同步傳輸數(shù)字圖像信號(hào)。數(shù)據(jù)是通過D0D7這八根數(shù)據(jù)線并行送出的。Word 文檔（1 ）、 Pixel ArrayGT2005 陣列大小為

3、1268 列、1248 行 , 有效像素為 1616 列 , 1216 行。也就是說攝像頭為 1600X1200 的時(shí)候，像素點(diǎn)要多于這個(gè)，去除邊緣一部分，保證圖像質(zhì)量吧。（2 ）、I 2 C 這個(gè)不用說了，攝像頭寄存器初始化的數(shù)據(jù)都從這里傳輸?shù)?，所有的I 2C 器件都一樣的工作，來圖吧，后面做詳細(xì)分析；下面這一部分在調(diào)試驅(qū)動(dòng)的過程中比較重要了：（ 3 ）、 MCLK電子元件工作都得要個(gè)時(shí)鐘吧， 攝像頭要工作， 這個(gè)就是我們所要的時(shí)鐘， 在主控制芯片提供，這個(gè)時(shí)鐘一定要有，要不然攝像頭不會(huì)工作的。（4 ）、上下電時(shí)序，這個(gè)要接規(guī)格書上來，注意PWDN 、 RESETB 這兩個(gè)腳，不同的攝像頭不

4、太一樣，這個(gè)圖是上電時(shí)序，上電時(shí)參考一下，知道在那里看就行；Word 文檔（5 ） PCLK D1D7攝像頭得到的數(shù)據(jù)要傳出來吧，要有數(shù)據(jù)， 當(dāng)然數(shù)據(jù)出來要有時(shí)鐘和同步信號(hào)了，看下它的時(shí)序，和LCD 顯示的時(shí)序一樣，道理是一樣的：（6 ）、主要的寄存器：分辨率、YUV順序、 X 軸、 Y 軸鏡相、翻轉(zhuǎn)以上工作完成后，也許還有一些問題，分辨率太??；YUV 順序不對(duì)圖像不對(duì)；XY 圖像方向。這些工作完成后，如果還有什么細(xì)節(jié)的問題，如果你想花時(shí)間，看規(guī)格書里面的寄存器可以解決的，如果不想看，找模組廠的FAE ，他們專業(yè)的，很快會(huì)幫你搞定。（7 ）、攝像頭的硬件接口Word 文檔二、 S5pv310上

5、 Camera主控芯片上的硬件接口、 CAMIFCamera Interface先看一下攝像頭接口框圖： （這個(gè)看著有點(diǎn)抽象，我們放這里，先了解一下，其實(shí)驅(qū)動(dòng)中一般不會(huì)涉及到這里，不過我們這里分析了，就把這個(gè)帶出來了）Word 文檔（1 ）、攝像頭接口的主要屬性：a 、支持多種輸入接口：（就是上面我們看到的四模式）DMA (AXI 64-bitinterface)模式；Word 文檔MIPI (CSI)模式；ITU-R BT 601/ 656/ 709模式；Direct FIFO (PlayBack)模式；b 、支持多種輸出模式：DMA (AXI 64-bitinterface)模式；Dire

6、ct FIFO模式；c、支持?jǐn)?shù)碼變焦Digital Zoom In (DZI) capability；d 、支持多攝像頭輸入；e 、 支持視頻同步信號(hào)極性可編程控制；f 、支持最大輸入分辨率為8192X8192；g 、支持圖像翻轉(zhuǎn)（軸、軸鏡相,90 、180 、 270 翻轉(zhuǎn)）；h 、支持多種圖片格式；i 、支持捕獲幀控制；j 、支持的圖像特效。2 、 FIMCFully InteractiveMobile Camera攝像頭的采集的數(shù)據(jù)要CPU 無法直接處理，主控芯片里面集成了Camera控制器，叫FIMC （ FullyInteractive Mobile Camera）。攝像頭需要先把圖

7、像數(shù)據(jù)傳給控制器，經(jīng)過控制器處理（裁剪拉升后直接預(yù)覽或者編碼）之后交給CPU 處理。實(shí)際上攝像頭工作需要的時(shí)鐘（ MCLK ）也是 FIMC 給它提供的。在 s5pv310 上的攝像頭接口是一個(gè) FIMC( 完全交互式移動(dòng)相機(jī)接口 ), 支持 ITUR BT-601-605 標(biāo)準(zhǔn)、 AMX 接口、 MIPI 接口MIPI 、 ITU、 AMX（1 ）、 ITU國(guó)際電信聯(lián)盟無線電通信部門ITU-RRadiocommunication Sector of ITU簡(jiǎn)稱 ITU-R ITU-R BT.60116 位數(shù)據(jù)傳輸； Y、 U、V 信號(hào)同時(shí)傳輸，是并行數(shù)據(jù)，行場(chǎng)同步單獨(dú)輸出。ITU-R BT.

8、6568/10位數(shù)據(jù)傳輸；不需要同步信號(hào)；串行數(shù)據(jù)傳輸；傳輸速率是 601的 2 倍；先傳 Y，后傳 UV 。行場(chǎng)同步信號(hào)嵌入在數(shù)據(jù)流中。（2 ）、 MIPI（移動(dòng)行業(yè)處理器接口）是 MobileIndustry Processor Interface的縮寫MIPI規(guī)： Camera工作組： MIPI Camera Serial Interface 1.0specification .CameraSerial Interface 2 v1.0 (CSI-2)Word 文檔（3 ）、 AMX （ Advanced eXtensible Interface）是一種總線協(xié)議，該協(xié)議是ARM公司提出的

9、 AMBA （ Advanced Microcontroller BusArchitecture）3.0 協(xié)議中最重要的部分，是一種面向高性能、高帶寬、低延遲的片總線。3 、接口信息FIMC 信號(hào)定義如下所示 (YCbCr模式 )SignalI/ODescriptionTypeHREFI行同步信號(hào)PCLKI像素時(shí)鐘DATA7:0I像素?cái)?shù)據(jù)FIELDOFIELD 信號(hào)MCLKO系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)通過 CAM_MCLK 給攝像頭提供時(shí)鐘， RST 是復(fù)位線， PWDN 在攝像頭工作時(shí)應(yīng)該始終為低。 HREF 是行參考信號(hào)， PCLK 是像素時(shí)鐘， VSYNC 是場(chǎng)同步信號(hào)。一旦給攝像頭提供了時(shí)鐘，并且復(fù)

10、位攝像頭，攝像頭就開始工作了，通過HREF ，PCLK 和 VSYNC 同步傳輸數(shù)字圖像信號(hào)。數(shù)據(jù)是通過DATA0DATA7這八根數(shù)據(jù)線并行送出的。Word 文檔4 、不同接口模式的工作時(shí)序ITU-R BT 656輸入時(shí)序圖 , 這種方式下同步信號(hào)已經(jīng)嵌到視頻數(shù)據(jù)中了，因此不需要額外的行和幀同步信號(hào)。ITU-R BT 601輸入時(shí)序圖 , 這種方式下行和幀同步信號(hào)獨(dú)立于視頻數(shù)據(jù)，因此需要同步信號(hào)。Word 文檔（ITU-R BT 601: 16位數(shù)據(jù)傳輸； 21 芯；Y、U、V 信號(hào)同時(shí)傳輸。ITU-R BT 656: 9芯，不需要同步信號(hào)；8 位數(shù)據(jù)傳輸；串行視頻傳輸；傳輸速率是601 的 2 倍；先傳 Y，后傳 UV 。）同步信號(hào)的時(shí)延參數(shù)? t1 ：表示 VSYNC 前、后插入周期? t2 ：表示 HREF 前插入周期?t3：表示HREF 寬度? t4 ：表示 HREF 后插入周期、 camera的時(shí)鐘域，三個(gè)時(shí)鐘：系統(tǒng)時(shí)鐘、PCLK 、 MCLK每個(gè)攝像頭接口包括三個(gè)時(shí)鐘域，每一個(gè)時(shí)鐘域是系統(tǒng)總線時(shí)鐘，第二個(gè)是攝像頭像素時(shí)鐘 PCLK