android camera(二)：攝像頭工做原理、s5PV310 攝像頭接口（CAMIF）

1、攝像頭工做原理

上一篇咱們講了攝像頭模組的組成，工做原理，作爲一種瞭解。下面咱們析攝像頭從寄存器角度是怎麼工做的。如何閱讀攝像頭規格書（針對驅動調節時用到關鍵參數，以GT2005爲例）。

規格書，也就是一個器件全部的說明，精確到器件每個細節，軟件關心的寄存器、硬件關心的電氣特性、封裝等等。單單驅動方面，咱們只看對咱們有用的方面就能夠了，不必所有看完。主要這樣資料全都是鳥語（En）,所有看完一方面時間上會用的比較多，找到關鍵的地方就好了。

一、camera的整體示意圖以下：控制部分爲攝像頭上電、IIC控制接口，數據輸出爲攝像頭拍攝的圖傳到主控芯片，全部要有data、行場同步和時鐘號。GT2005/GT2015是CMOS接口的圖像傳感器芯片，能夠感知外部的視覺信號並將其轉換爲數字信號並輸出。

       咱們須要經過MCLK給攝像頭提供時鐘，RESET是復位線，PWDN在攝像頭工做時應該始終爲低。PCLK是像素時鐘，HREF是行參考信號，VSYNC是場同步信號。一旦給攝像頭提供了時鐘，而且復位攝像頭，攝像頭就開始工做了，經過HREF，VSYNC和PCLK同步傳輸數字圖像信號。 數據是經過D0~D7這八根數據線並行送出的。

（1）、Pixel Array

       GT2005陣列大小爲 1268 列、1248 行,有效像素爲 1616 列, 1216 行。也就是說攝像頭爲1600X1200的時候，像素點要多於這個，去除邊緣一部分，保證圖像質量吧。

（2）、IIC 這個不用說了，攝像頭寄存器初始化的數據都從這裏傳輸的，全部的IIC器件都同樣的工做，來張圖吧，後面作詳細分析；

下面這一部分在調試驅動的過程當中比較重要了：

（3）、MCLK

電子元件工做都得要個時鐘吧，攝像頭要工做，這個就是咱們所要的時鐘，在主控制芯片提供，這個時鐘必定要有，要否則攝像頭不會工做的。

（4）、上下電時序，這個要接規格書上來，注間PWDN、RESETB這兩個腳，不一樣的攝像頭不太同樣，這個圖是上電時序，上電時參考一下，知道在那裏看就行；

（5）PCLK \D1~D7

攝像頭獲得的數據要傳出來吧，要有數據，固然數據出來要有時鐘和同步信號了，看下它的時序，和LCD顯示的時序同樣，道理是同樣的：

（6）、主要的寄存器：分辨率、YUV順序、X軸、Y軸鏡相、翻轉

以上工做完成後，也許還有一些問題，分辨率過小； YUV順序不對圖像不對； XY圖像方向。這些工做完成後，若是還有什麼細節的問題，若是你想花時間，看規格書裏面的寄存器能夠解決的，若是不想看，找模組廠的FAE，他們專業的，很快會幫你搞定。

（7）、攝像頭的硬件接口

2、S5pv310上Camera主控芯片上的硬件接口

１、CAMIF   Camera Interface

先看一下攝像頭接口框圖：（這個看着有點抽像，咱們放這裏，先了解一下，其實驅動中通常不會涉及到這裏，不過咱們這裏分析了，就把這個帶出來了）

（1）、攝像頭接口的主要屬性：

a、支持多種輸入接口：（就是上面咱們看到的四模式）

    DMA (AXI 64-bitinterface) 模式；

    MIPI (CSI) 模式；

    ITU-R BT 601/ 656/ 709模式；

    Direct FIFO (PlayBack)模式；

b、支持多種輸出模式：

    DMA (AXI 64-bitinterface) 模式；

    Direct FIFO 模式；

c、支持數碼變焦Digital Zoom In (DZI) capability；

d、支持多攝像頭輸入；

e、 支持視頻同步信號極性可編程控制；

f、支持最大輸入分辨率爲8192X8192；

g、支持圖像翻轉（Ｘ軸、Ｙ軸鏡相,90、180、270翻轉）；

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。

二、FIMC  Fully InteractiveMobile Camera

    攝像頭的採集的數據要CPU沒法直接處理，主控芯片裏面集成了Camera控制器，叫FIMC（FullyInteractive Mobile Camera）。攝像頭須要先把圖像數據傳給控制器，通過控制器處理（裁剪拉昇後直接預覽或者編碼）以後交給CPU處理。實際上攝像頭工做須要的時鐘（MCLK）也是FIMC給它提供的。

    在s5pv310上的攝像頭接口是一個FIMC(徹底交互式移動相機接口),支持ITUR BT-601-605標準、AMX接口、MIPI接口

MIPI 、ITU、AMX

（1）、ITU國際電信聯盟無線電通訊部門ITU-RRadiocommunication Sector of ITU 簡稱ITU-RITU-R BT.601 16位數據傳輸；Y、U、V信號同時傳輸，是並行數據，行場同步單獨輸出。
ITU-R BT.6568/10位數據傳輸；不須要同步信號；串行數據傳輸；傳輸速率是601的2倍；先傳Y，後傳UV。行場同步信號嵌入在數據流中。

（2）、MIPI（移動行業處理器接口）是MobileIndustry Processor Interface的縮寫 MIPI 規範：Camera工做組：MIPI Camera Serial Interface 1.0specification .Camera Serial Interface 2 v1.0 (CSI-2)

（3）、AMX（Advanced eXtensible Interface）是一種總線協議，該協議是ARM公司提出的AMBA（Advanced Microcontroller BusArchitecture）3.0協議中最重要的部分，是一種面向高性能、高帶寬、低延遲的片內總線。

三、接口信息

FIMC信號定義以下所示(YCbCr模式)

Signal

I/O

Description

   Type

HREF

I

行同步信號

 
PCLK

I

像素時鐘

DATA[7:0]

I

像素數據

FIELD

O

FIELD信號

MCLK    
O

系統時鐘信號

 

經過CAM_MCLK給攝像頭提供時鐘，RST是復位線，PWDN在攝像頭工做時應該始終爲低。HREF是行參考信號，PCLK是像素時鐘，VSYNC是場同步信號。一旦給攝像頭提供了時鐘，而且復位攝像頭，攝像頭就開始工做了，經過HREF，PCLK和VSYNC同步傳輸數字圖像信號。數據是經過DATA0~DATA7這八根數據線並行送出的。

四、不一樣接口模式的工做時序

ITU-R BT 656輸入時序圖,這種方式下同步信號已經內嵌到視頻數據中了，所以不須要額外的行和幀同步信號。

ITU-R BT 601輸入時序圖,這種方式下行和幀同步信號獨立於視頻數據，所以須要同步信號。

（ITU-R BT 601: 16位數據傳輸；21芯；Y、U、V信號同時傳輸。  
ITU-R BT 656: 9芯，不須要同步信號；8位數據傳輸；串行視頻傳輸；傳輸速率是601的2倍；先傳Y，後傳UV。）

同步信號的時延參數

Ø        t1：表示VSYNC前、後插入週期

Ø        t2：表示HREF前插入週期

Ø        t3：表示 HREF寬度

Ø        t4：表示HREF後插入週期

 

５、camera的時鐘域，三個時鐘：系統時鐘、PCLK、MCLK

    每一個攝像頭接口包括三個時鐘域，每個時鐘域是系統總線時鐘，第二個是攝像頭像素時鐘PCLK，第三個時鐘域爲內部時鐘MCLK。系統總線時鐘必需高於PCLK， CAM_MCLK 必需固定頻率分頻，如PLL時鐘。若是有外部時鐘晶振，CAM_MCLK 空掉。不須要同步ＭMCLK，PCLK應該與schmitt-triggered電平移位器鏈接。

六、硬件接口電路

主控芯片上的接口：

camera 接口