摄像头与光学 | Camera 信号波形状态总结及同步方式

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I2C（Inter-Integrated Circuit）字面上的意思是集成电路之间，它其实是 I2C Bus 简称，所以中文应该叫集成电路总线，它是一种串行通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在 1980 年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。

在 I2C 总线传输过程中，将两种特定的情况定义为开始和停止条件：当 SCL 保持“高”时，SDA 由“高”变为“低”为开始条件；当 SCL 保持“高”且 SDA 由“低”变为“高”时为停止条件。开始和停止条件均由主控制器产生。

SDA 线上的数据在时钟“高”期间必须是稳定的，只有当 SCL 线上的时钟信号为低时，数据线上的“高”或“低”状态才可以改变。输出到 SDA 线上的每个字节必须是 8 位，每次传输的字节不受限制，但每个字节必须要有一个应答 ACK。如果一接收器件在完成其他功能（如一内部中断）前不能接收另一数据的完整字节时，它可以保持时钟线 SCL 为低，以促使发送器进入等待状态；当接收器准备好接受数据的其它字节并释放时钟 SCL 后，数据传输继续进行。

I2C 数据总线传送时序如图所示。

下面是实测的一个 I2C 命令，包含了开始信号，数据，ACK 应答信号，等待状态，停止信号。

MIPI（移动行业处理器接口）是 Mobile Industry Processor Interface 的缩写。MIPI（移动行业处理器接口）是 MIPI 联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。

下图抓取的是实测的 MIPI 波形，其中一段代表一帧的数据

下图是放大后的一帧的 MIPI 波形

DVP 是数字视频端口（digital video port）的简称，DVP 总线 PCLK 极限约在 96M 左右，所有 DVP 最大速率最好控制在 72M 以下，DVP 是并口，需要 PCLK、VSYNC、HSYNC、D[0：11]——可以是 8/10/12bit 数据，具体情况要看 ISP 或 baseband 是否支持；MIPI 是 LVDS 低压差分串口，只需要要 CLKP/N、DATAP/N——最大支持 4-lane，一般 2-lane，DVP 接口在信号完整性方面受限制，速率也受限制。500W 还可以勉强用 DVP，800W 及以上都采用 MIPI 接口。

如下图是抓取的实测的 DVP 波形，黄色是输入时钟 ，蓝色是帧同步信号 ，红色是 PCLK（像素时钟）。

这里抓取的是两个 SONY224 MIPI 摄像头同时工作时 MIPI 的同步信号，黄色是输入时钟，蓝色是 MIPI 信号，红色是帧同步信号。

下图是放大同步信号后的波形，黄色是输入时钟，蓝色是 MIPI 信号，红色是帧同步信号。

方式一：解串器发出同步信号

主平台连接解串器（Deserializer）再连接四个摄像头模组，每个摄像头模组包含 Sensor + 串行器。解串器产生帧同步信号 （FrameSync）传递给串行器，再传递给 Sensor，此时四颗 Sensor 的配置均为 slave 模式。摄像头收到 FSIN 信号时同时输出数据，从而实现四路摄像头图像同步。

方式二：Sensor 发出同步信号

在这种方式下，主平台连接解串器（Deserializer）和串行器（Serializer）是不可行的。只能将主平台直接连接四颗 Sensor ，选择一个 Sensor 作为主 Sensor （master）产生帧同步信号 （FrameSync）传递给剩下的三颗从 Sensor （slave），此时主从两种 Sensor 的配置不同。从 Sensor 收到 FSIN 信号时开始输出数据，从而实现四路摄像头图像同步。