【Camera專題】你應該瞭解的Camera HW-硬件知識

一.吐槽

做爲一個雞凍工程師，呸，打錯了，是驅動工程師，最基本的硬件基礎知識你必須得懂吧。

舉個栗子【敲黑板，重點來了啊】

1.你要點亮Camera，你得知道你用的是什麼接口的，是MIPI的仍是Parallel的？

2.數據傳輸有哪些方式？

3.Camera 的成像原理是什麼？

等等

說點題外話

1.做爲一個小白，我爲啥要寫一個專題嗎？

我想，

一來是記錄本身的成長過程吧，記錄看過的資料，作了什麼思考。

二來是激勵本身不斷前行吧。Just keep moving！

若是有天我不幸真的成爲了Camera【磚家】，那麼這些就是我自學的成長曆程，也許對後人有必定的幫助；

若是我還一直是個鹹魚，那麼這個專題就是我努力而不得的見證。

我很喜歡的一句話： If you can’t fly, then run; if you can’t run, then walk; if you can’t walk, then crawl, but whatever you do, you have to keep moving forward.

我不知道30歲以後，我是否能立業，是否依舊迷茫！

總之，不管如何，咱們天天都要向前走，即便這個步子很小，但至少我一往無前了！

廢話少說，本篇文章知識點

二.知識點

1.Camera的成像原理

景物經過鏡頭（LENS）生成的光學圖像投射到圖像傳感器(Sensor)表面上，而後轉爲模擬的電信號，通過 A/D（模數轉換）轉換後變爲數字圖像信號，再送到數字信號處理芯片（DSP）中加工處理，再經過 IO 接口傳輸到 CPU 中處理，經過 LCD 就能夠看到圖像了

這個成像原理仍是很重要的，對將來咱們分析問題會有很大的幫助。

圖像傳感器（SENSOR）是一種半導體芯片，其表面包含有幾十萬到幾百萬的光電二極管。光電二極管受到光照射時，就會產生電荷。

目前的 SENSOR 類型有兩種：

1.CCD（Charge Couple Device)，電荷耦合器件，它是目前高像素類 sensor 中比較成熟的成像器件，是以一行爲單位的電流信號。

2.CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互補金屬氧化物半導體。CMOS的信號是以點爲單位的電荷信號，更爲敏感，速度也更快，更爲省電

ISP 的性能是決定影像流暢的關鍵，JPEG  encoder 的性能也是關鍵指標之一。而 JPEG encoder 又分爲硬件 JPEG 壓縮方式，和軟件 RGB 壓縮方式。

DSP 控制芯片的做用是：將感光芯片獲取的數據及時快速地傳到 baseband 中並刷新感光芯片，所以控制芯片的好壞，直接決定畫面品質（好比色彩飽和度、清晰度）與流暢度。

2.Image Sensor類型（Camera的數據格式）

a) YUV Sensor（低端貨）

YUV Sensor輸出的Data格式爲YUV，圖像的效果處理使用Sensor內部的ISP，BB端接收YUV格式的data後只進行格式的轉換，效果方面不進行處理，因爲Sensor內部的ISP處理能力有限，且YUV Sensor的數據量比較大（YUV422的格式1個pixel2個byte），通常Size都比較小，常見的YUV sensor都是5M如下

b) Raw Sensor（稍微好一點的貨，優點明顯）

Raw Sensor輸出的Data格式爲Raw，圖像的效果處理使用BB端的ISP，BB端接收Raw data後進行一系列的圖像處理（OB，Shading，AWB，Gamma，EE，ANR等），效果方面由BB端控制，須要針對不一樣的模組進行效果調試，Raw sensor是目前的主流，數據量比YUV Sensor小（RAW10 格式的sensor 1個pixel 10個bit）使用平臺ISP處理，能支持較大的size

3.硬件接口

簡單說來，Camera的接口分爲並行和串行兩種方式，而目前MTK平臺主要支持的串行方式爲mipi接口，

Parallel接口和mipi接口的介紹能夠參考下圖

雖然硬件接口有Parallel接口和mipi接口，實際上MIPI是主流，基本已經看不到Parallel的身影了！ 後面咱們會詳細講解MIPI接口的硬件原理圖！

4.常見基本概念

咱們這的BB端-本來是是baseband基帶的意思，這裏理解成CPU便可

a) 三路電壓

camera包含的三路電壓爲模擬電壓（VCAMA），數字電壓（VCAMD），IO口電壓（VCAMIO）

b) I2C信號

BB與Sensor端經過I2C來通訊（讀寫寄存器），包括SCL（I2C Clock） SDA（I2C Data）信號

c) mipi幾條lane

mipi data是成對的差分信號，MIPI_RDN和MIPI_RDP，有幾對這樣的pin腳，則說明是幾條lane，同一顆sensor因爲register setting不一樣，輸出的信號有多是2 lane或者4lane等

d) parallel高低八位

Parallel接口通常Data有10根pin，分別叫作Data0~Data9，Parallel sensor輸出的data信號是8根pin時，這八根pin接到的是Data0~Data7仍是Data2~Data9，須要配置正確，叫作接到高八位或者低八位，接錯了可能產生以下現象

e) Data Format Sensor輸出的數據格式，對於YUV Sensor來講，Data Fomat通常有YUYV，YVYU，UYVY等，配置不對可能會致使顏色和亮度錯掉，例以下圖

對於Raw Sensor來講，Data Format就是First Pixel的顏色，分爲R，Gr，Gb，B，配置不對會致使顏色錯誤

f) MCLK

BB提供給Sensor的外部clock

g) PCLK

Parallel接口的Sensor輸出的clock，該clock變化一次，data更新一次

h) mipi 信號

mipi信號包括mipi clock和mipi data，該信號是高速信號，用來傳輸mipi數據包

5.硬件電路原理圖

（以最近作的TIMOVI_S9016爲例子）

我第一次接觸原理圖的時候，也是一臉懵逼，內心就在想，這他媽什麼鬼，密密麻麻那麼多線，後來看多了，也就駕輕就熟了。

原理圖分析(引腳做用)

1.供電部分

camera包含的三路電壓爲模擬電壓（VCAMA），數字電壓（VCAMD），IO口電壓（VCAMIO）

a) VCAMD 就是 DVDD 數字供電，主要給 ISP 供電

b) VCAM_IO 就是 VDDIO 數字 IO 電源主要給 I2C 部分供電；

c) VCAMA 就是 AVDD 模擬供電，主要給感光區和 ADC 部分供電；

d) VCAM_AF 是對 Camera 自動對焦馬達的供電

2.Sensor Input部分

a） Rest腳：用於復位和初始化

b） PDN腳：Camera工做狀態控制:1.normol work(工做) 2.standby(待機)

c）Mlck腳: 即MasterClock腳，由BB提供給Sensor的外部clock

3.I2C部分

BB與Sensor端經過I2C來通訊（讀寫寄存器），包括SCL（I2C Clock） SDA（I2C Data）信號

4.MIPI部分

mipi信號包括mipi clock和mipi data，該信號是高速信號，用來傳輸mipi數據包。

mipi data是成對的差分信號，MIPI_RDN和MIPI_RDP，有幾對這樣的pin腳，則說明是幾條lane，同一顆sensor因爲register setting不一樣，輸出的信號有多是2 lane或者4lane等。

1.MIPI_RDN0和MIPI_RDP0:用於數據傳輸

2.MIPI_RDN1和MIPI_RDP1:用於數據傳輸

所以是2lane的

另外

MIPI_RCN和MIPI_RCP：時鐘信號

圖中漏標

圖中漏標了一個VIO18_PMU：用於拉高。

路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。

以上是我看資料過程當中，以爲應該掌握的Camera硬件基礎知識！

參考文檔

1.MTK 資料

2.MTK平臺camera(攝像頭)調試教程要點