android camera(二)：摄像头工做原理、s5PV310 摄像头接口（CAMIF）

1、摄像头工做原理

上一篇咱们讲了摄像头模组的组成，工做原理，作为一种了解。下面咱们析摄像头从寄存器角度是怎么工做的。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，也就是一个器件全部的说明，精确到器件每个细节，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，咱们只看对咱们有用的方面就能够了，不必所有看完。主要这样资料全都是鸟语（En）,所有看完一方面时间上会用的比较多，找到关键的地方就好了。

一、camera的整体示意图以下：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，全部要有data、行场同步和时钟号。GT2005/GT2015是CMOS接口的图像传感器芯片，能够感知外部的视觉信号并将其转换为数字信号并输出。

       咱们须要经过MCLK给摄像头提供时钟，RESET是复位线，PWDN在摄像头工做时应该始终为低。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，而且复位摄像头，摄像头就开始工做了，经过HREF，VSYNC和PCLK同步传输数字图像信号。 数据是经过D0~D7这八根数据线并行送出的。

（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，全部的IIC器件都同样的工做，来张图吧，后面作详细分析；

下面这一部分在调试驱动的过程当中比较重要了：

（3）、MCLK

电子元件工做都得要个时钟吧，摄像头要工做，这个就是咱们所要的时钟，在主控制芯片提供，这个时钟必定要有，要否则摄像头不会工做的。

（4）、上下电时序，这个要接规格书上来，注间PWDN、RESETB这两个脚，不一样的摄像头不太同样，这个图是上电时序，上电时参考一下，知道在那里看就行；

（5）PCLK \D1~D7

摄像头获得的数据要传出来吧，要有数据，固然数据出来要有时钟和同步信号了，看下它的时序，和LCD显示的时序同样，道理是同样的：

（6）、主要的寄存器：分辨率、YUV顺序、X轴、Y轴镜相、翻转

以上工做完成后，也许还有一些问题，分辨率过小； YUV顺序不对图像不对； XY图像方向。这些工做完成后，若是还有什么细节的问题，若是你想花时间，看规格书里面的寄存器能够解决的，若是不想看，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

2、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，咱们放这里，先了解一下，其实驱动中通常不会涉及到这里，不过咱们这里分析了，就把这个带出来了）

（1）、摄像头接口的主要属性：

a、支持多种输入接口：（就是上面咱们看到的四模式）

    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。

二、FIMC  Fully InteractiveMobile Camera

    摄像头的采集的数据要CPU没法直接处理，主控芯片里面集成了Camera控制器，叫FIMC（FullyInteractive Mobile Camera）。摄像头须要先把图像数据传给控制器，通过控制器处理（裁剪拉升后直接预览或者编码）以后交给CPU处理。实际上摄像头工做须要的时钟（MCLK）也是FIMC给它提供的。

    在s5pv310上的摄像头接口是一个FIMC(彻底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讯部门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。
ITU-R BT.6568/10位数据传输；不须要同步信号；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工做组：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。

三、接口信息

FIMC信号定义以下所示(YCbCr模式)

Signal

I/O

Description

   Type

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

 

经过CAM_MCLK给摄像头提供时钟，RST是复位线，PWDN在摄像头工做时应该始终为低。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，而且复位摄像头，摄像头就开始工做了，经过HREF，PCLK和VSYNC同步传输数字图像信号。数据是经过DATA0~DATA7这八根数据线并行送出的。

四、不一样接口模式的工做时序

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，所以不须要额外的行和帧同步信号。

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，所以须要同步信号。

（ITU-R BT 601: 16位数据传输；21芯；Y、U、V信号同时传输。  
ITU-R BT 656: 9芯，不须要同步信号；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

 

５、camera的时钟域，三个时钟：系统时钟、PCLK、MCLK

    每一个摄像头接口包括三个时钟域，每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。若是有外部时钟晶振，CAM_MCLK 空掉。不须要同步ＭMCLK，PCLK应该与schmitt-triggered电平移位器链接。

六、硬件接口电路

主控芯片上的接口：

camera 接口