MIPI CSI

概述

功能简介

CSI（Camera Serial Interface）是由MIPI联盟下Camera工作组指定的接口标准。CSI-2是MIPI CSI第二版，主要由应用层、协议层、物理层组成，最大支持4通道数据传输、单线传输速度高达1Gb/s。

物理层支持HS（High Speed）和LP（Low Speed）两种工作模式。HS模式下采用低压差分信号，功耗较大，但数据传输速率可以很高（数据速率为80M～1Gbps）；LP模式下采用单端信号，数据速率很低（<10Mbps），但是相应的功耗也很低。两种模式的结合保证了MIPI总线在需要传输大量数据（如图像）时可以高速传输，而在不需要传输大数据量时又能够减少功耗。

图1显示了简化的CSI接口。D-PHY采用1对源同步的差分时钟和1～4对差分数据线来进行数据传输。数据传输采用DDR方式，即在时钟的上下边沿都有数据传输。

图1 CSI发送、接收接口

MIPI CSI标准分为应用层、协议层与物理层，协议层又细分为像素字节转换层、低级协议层、Lane管理层。

• 物理层（PHY Layer）

  PHY层指定了传输媒介，在电气层面从串行bit流中捕捉“0”与“1”，同时生成SoT与EoT等信号。

• 协议层（Protocol Layer）

  协议层由三个子层组成，每个子层有不同的职责。CSI-2协议能够在host侧处理器上用一个单独的接口处理多条数据流。协议层规定了多条数据流该如何标记和交织起来，以便每条数据流能够被正确地恢复出来。

  • 像素字节转换层（Pixel/Byte Packing/Unpacking Layer）

    CSI-2规范支持多种不同像素格式的图像应用。在发送方中，本层在发送数据到Low Level Protocol层之前，将来自应用层的像素封包为字节数据。在接收方中，本层在发送数据到应用层之前，将来自Low Level Protocol层的字节数据解包为像素。8位的像素数据在本层中传输时保持不变。

  • 低级协议层（Low Level Protocol）

    LLP主要包含了在SoT和EoT事件之间的bit和byte级别的同步方法，以及和下一层传递数据的方法。LLP最小数据粒度是1个字节。LLP也包含了一个字节内的bit值解析，即Endian(大小端里的Endian的意思)的处理。

  • Lane管理层（Lane Management）

    CSI-2的Lane是可扩展的。具体的数据Lane的数量规范并没有给出限制，具体根据应用的带宽需求而定。发送侧分发（distributor功能）来自出口方向数据流的字节到1条或多条Lane上。接收侧则从一条或多条Lane中收集字节并合并（merge功能）到一个数据流上，复原出原始流的字节顺序。对于C-PHY物理层来说，本层专门分发字节对（16 bits）到数据Lane或从数据Lane中收集字节对。基于每Lane的扰码功能是可选特性。

    协议层的数据组织形式是包（packet）。接口的发送侧会增加包头（header）和错误校验（error-checking）信息到即将被LLP发送的数据上。接收侧在LLP将包头剥掉，包头会被接收器中对应的逻辑所解析。错误校验信息可以用来做入口数据的完整性检查。

• 应用层（Application Layer）

  本层描述了更高层级的应用对于数据中的数据的处理，规范并不涵盖应用层。CSI-2规范只给出了像素值和字节的映射关系。

运作机制

MIPI CSI模块各分层的作用为：接口层提供打开设备、写入数据和关闭设备的接口。核心层主要提供绑定设备、初始化设备以及释放设备的能力。适配层实现其它具体的功能。

说明：
核心层可以调用接口层的函数，核心层通过钩子函数调用适配层函数，从而适配层可以间接的调用接口层函数，但是不可逆转接口层调用适配层函数。

图2CSI无服务模式结构图

约束与限制

由于使用无服务模式，MIPI_CSI接口暂不支持用户态使用。

使用指导

场景介绍

MIPI CSI主要用于连接摄像头组件。

接口说明

MIPI CSI模块提供的主要接口如表1所示，具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/mipi_csi_if.h。

表1 ComboDevAttr结构体介绍

表2 ExtDataType结构体介绍

表3 MIPI CSI API接口功能介绍

开发步骤

使用流程

使用MIPI CSI的一般流程如图3所示。

图3 MIPI CSI使用流程图

获取MIPI CSI控制器操作句柄

在进行MIPI CSI进行通信前，首先要调用MipiCsiOpen获取控制器操作句柄，该函数会返回指定通道ID的控制器操作句柄。

DevHandle MipiCsiOpen(uint8_t id);

表4 MipiCsiOpen的参数和返回值描述

假设系统中的MIPI CSI通道为0，获取该通道控制器操作句柄的示例如下：

DevHandle MipiCsiHandle = NULL;  /* 设备句柄 */
id = 0;      /* MIPI CSI通道ID */

/* 获取控制器操作句柄 */
MipiCsiHandle = MipiCsiOpen(id);
if (MipiCsiHandle == NULL) {
    HDF_LOGE("MipiCsiOpen: failed\n");
    return;
}

进行MIPI CSI相应配置

• 写入MIPI CSI配置

  int32_t MipiCsiSetComboDevAttr(DevHandle handle, ComboDevAttr *pAttr);
  

  表5 MipiCsiSetComboDevAttr的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
struct ComboDevAttr attr;

/* 当前配置如下 */
(void)memset_s(&attr, sizeof(ComboDevAttr), 0, sizeof(ComboDevAttr));
attr.devno = 0; /* 设备0 */
attr.inputMode = INPUT_MODE_MIPI; /* 输入模式为MIPI */
attr.dataRate = MIPI_DATA_RATE_X1; /* 每时钟输出1像素 */
attr.imgRect.x = 0; /* 0: 图像传感器左上位置 */
attr.imgRect.y = 0; /* 0: 图像传感器右上位置 */
attr.imgRect.width = 2592; /* 2592: 图像传感器宽度大小 */
attr.imgRect.height = 1944; /* 1944: 图像传感器高度尺寸 */
/* 写入配置数据 */
ret = MipiCsiSetComboDevAttr(MipiCsiHandle, &attr);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiSetComboDevAttr fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

• 设置YUV和RAW数据格式和位深

  int32_t MipiCsiSetExtDataType(DevHandle handle, ExtDataType* dataType);
  

  表6 MipiCsiSetExtDataType的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
struct ExtDataType dataType;

/* 配置YUV和RAW数据格式和位深参数 */
dataType.devno = 0; /* 设备0 */
dataType.num = 0;   /* Sensor 0 */
dataType.extDataBitWidth[0] = 12; /* 位深数组元素0 */
dataType.extDataBitWidth[1] = 12; /* 位深数组元素1 */
dataType.extDataBitWidth[2] = 12; /* 位深数组元素2 */

dataType.extDataType[0] = 0x39; /* 定义YUV和原始数据格式以及位深度元素0 */
dataType.extDataType[1] = 0x39; /* 定义YUV和原始数据格式以及位深度元素1 */
dataType.extDataType[2] = 0x39; /* 定义YUV和原始数据格式以及位深度元素2 */
/* 设置YUV和RAW数据格式和位深 */
ret = MipiCsiSetExtDataType(MipiCsiHandle, &dataType);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiSetExtDataType fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

• 设置MIPI RX的Lane分布

  int32_t MipiCsiSetHsMode(DevHandle handle, LaneDivideMode laneDivideMode);
  

  表7 MipiCsiSetHsMode的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
enum LaneDivideMode mode;

/* Lane模式参数为0 */
mode = LANE_DIVIDE_MODE_0;
/* 设置MIPI RX的 Lane分布 */
ret = MipiCsiSetHsMode(MipiCsiHandle, mode);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiSetHsMode fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

• 设置共模电压模式

  int32_t MipiCsiSetPhyCmvmode(DevHandle handle, uint8_t devno, PhyCmvMode cmvMode);
  

  表8 MipiCsiSetPhyCmvmode的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
enum PhyCmvMode mode;
uint8_t devno;

/* 共模电压模式参数为0 */
mode = PHY_CMV_GE1200MV;
/* 设备编号为0 */
devno = 0;
/* 设置共模电压模式 */
ret = MipiCsiSetPhyCmvmode(MipiCsiHandle, devno, mode);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiSetPhyCmvmode fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

复位/撤销复位Sensor

• 复位Sensor

  int32_t MipiCsiResetSensor(DevHandle handle, uint8_t snsResetSource);
  

  表9 MipiCsiResetSensor的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
uint8_t snsResetSource;

/* 传感器复位信号线号为0 */
snsResetSource = 0;
/* 复位Sensor */
ret = MipiCsiResetSensor(MipiCsiHandle, snsResetSource);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiResetSensor fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

• 撤销复位Sensor

  int32_t MipiCsiUnresetSensor(DevHandle handle, uint8_t snsResetSource);
  

  表10 MipiCsiUnresetSensor的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
uint8_t snsResetSource;

/* 传感器撤销复位信号线号为0 */
snsResetSource = 0;
/* 撤销复位Sensor */
ret = MipiCsiUnresetSensor(MipiCsiHandle, snsResetSource);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiUnresetSensor fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

复位/撤销复位MIPI RX

• 复位MIPI RX

  int32_t MipiCsiResetRx(DevHandle handle, uint8_t comboDev);
  

  表11 MipiCsiResetRx的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
uint8_t comboDev;

/* 通路序号为0 */
comboDev = 0;
/* 复位MIPI RX */
ret = MipiCsiResetRx(MipiCsiHandle, comboDev);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiResetRx fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

• 撤销复位MIPI RX

  int32_t MipiCsiUnresetRx(DevHandle handle, uint8_t comboDev);
  

  表12 MipiCsiUnresetRx的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
uint8_t comboDev;

/* 通路序号为0 */
comboDev = 0;
/* 撤销复位MIPI RX */
ret = MipiCsiUnresetRx(MipiCsiHandle, comboDev);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiUnresetRx fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

使能/关闭MIPI的时钟

• 使能MIPI的时钟

  int32_t MipiCsiEnableClock(DevHandle handle, uint8_t comboDev);
  

  表13 MipiCsiEnableClock的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
uint8_t comboDev;

/* 通路序号为0 */
comboDev = 0;
/* 使能MIPI的时钟 */
ret = MipiCsiEnableClock(MipiCsiHandle, comboDev);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiEnableClock fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

• 关闭MIPI的时钟

  int32_t MipiCsiDisableClock(DevHandle handle, uint8_t comboDev);
  

  表14 MipiCsiDisableClock的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
uint8_t comboDev;

/* 通路序号为0 */
comboDev = 0;
/* 关闭MIPI的时钟 */
ret = MipiCsiDisableClock(MipiCsiHandle, comboDev);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiDisableClock fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

使能/关闭MIPI上的Sensor时钟

• 使能MIPI上的Sensor时钟

  int32_t MipiCsiEnableSensorClock(DevHandle handle, uint8_t snsClkSource);
  

  表15 MipiCsiEnableSensorClock的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
uint8_t snsClkSource;

/* 传感器的时钟信号线号为0 */
snsClkSource = 0;
/* 使能MIPI上的Sensor时钟 */
ret = MipiCsiEnableSensorClock(MipiCsiHandle, snsClkSource);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiEnableSensorClock fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

• 关闭MIPI上的Sensor时钟

  int32_t MipiCsiDisableSensorClock(DevHandle handle, uint8_t snsClkSource);
  

  表16 MipiCsiDisableSensorClock的参数和返回值描述

```c
int32_t ret;
uint8_t snsClkSource;

/* 传感器的时钟信号线号为0 */
snsClkSource = 0;
/* 关闭MIPI上的Sensor时钟 */
ret = MipiCsiDisableSensorClock(MipiCsiHandle, snsClkSource);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: MipiCsiDisableSensorClock fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}
```

释放MIPI CSI控制器操作句柄

MIPI CSI使用完成之后，需要释放控制器操作句柄，释放句柄的函数如下所示：

void MipiCsiClose(DevHandle handle);

该函数会释放掉由MipiCsiOpen申请的资源。

表17 MipiCsiClose的参数和返回值描述

MipiCsiClose(MIPIHandle); /* 释放掉MIPI CSI控制器操作句柄 */

使用实例

本例拟对Hi3516DV300开发板上MIPI CSI设备进行操作。

MIPI CSI完整的使用示例如下所示：

#include "hdf.h"
#include "MIPI_csi_if.h"

void PalMipiCsiTestSample(void)
{
    uint8_t id;
    int32_t ret;
    uint8_t comboDev;
    uint8_t snsClkSource;
    uint8_t devno;
    enum LaneDivideMode mode;
    enum PhyCmvMode mode;
    struct ComboDevAttr attr;
    struct ExtDataType dataType;
    DevHandle MipiCsiHandle = NULL;
    
    /* 控制器ID号 */
    id = 0; 
    /* 获取控制器操作句柄 */
    MipiCsiHandle = MipiCsiOpen(id);
    if (MipiCsiHandle == NULL) {
        HDF_LOGE("MipiCsiOpen: failed!\n");
        return;
    }
    
    /* Lane模式参数为0 */
    mode = LANE_DIVIDE_MODE_0;
    /* 设置MIPI RX的Lane分布 */
    ret = MipiCsiSetHsMode(MipiCsiHandle, mode);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiSetHsMode fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }

    /* 通路序号为0 */
    comboDev = 0;
    /* 使能MIPI的时钟 */
    ret = MipiCsiEnableClock(MipiCsiHandle, comboDev);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiEnableClock fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* 复位MIPI RX */
    ret = MipiCsiResetRx(MipiCsiHandle, comboDev);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiResetRx fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }

    /* 传感器的时钟信号线号为0 */
    snsClkSource = 0;
    /* 使能MIPI上的Sensor时钟 */
    ret = MipiCsiEnableSensorClock(MipiCsiHandle, snsClkSource);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiEnableSensorClock fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* 复位Sensor */
    ret = MipiCsiResetSensor(MipiCsiHandle, snsResetSource);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiResetSensor fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* MIPI参数配置如下 */
    (void)memset_s(&attr, sizeof(ComboDevAttr), 0, sizeof(ComboDevAttr));
    attr.devno = 0; /* 设备0 */
    attr.inputMode = INPUT_MODE_MIPI; /* 输入模式为MIPI */
    attr.dataRate = MIPI_DATA_RATE_X1; /* 每时钟输出1像素 */
    attr.imgRect.x = 0; /* 0: 图像传感器左上位置 */
    attr.imgRect.y = 0; /* 0: 图像传感器右上位置 */
    attr.imgRect.width = 2592; /* 2592: 图像传感器宽度大小 */
    attr.imgRect.height = 1944; /* 1944: 图像传感器高度尺寸 */
    /* 写入配置数据 */
    ret = MipiCsiSetComboDevAttr(MipiCsiHandle, &attr);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiSetComboDevAttr fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* 共模电压模式参数为0 */
    mode = PHY_CMV_GE1200MV;
    /* 设备编号为0 */
    devno = 0;
    /* 设置共模电压模式 */
    ret = MipiCsiSetPhyCmvmode(MipiCsiHandle, devno, mode);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiSetPhyCmvmode fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* 通路序号为0 */
    comboDev = 0;
    /* 撤销复位MIPI RX */
    ret = MipiCsiUnresetRx(MipiCsiHandle, comboDev);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiUnresetRx fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* 关闭MIPI的时钟 */
    ret = MipiCsiDisableClock(MipiCsiHandle, comboDev);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiDisableClock fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* 传感器撤销复位信号线号为0 */
    snsResetSource = 0;
    /* 撤销复位Sensor */
    ret = MipiCsiUnresetSensor(MipiCsiHandle, snsResetSource);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiUnresetSensor fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* 关闭MIPI上的Sensor时钟 */
    ret = MipiCsiDisableSensorClock(MipiCsiHandle, snsClkSource);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: MipiCsiDisableSensorClock fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    
    /* 释放MIPI DSI设备句柄 */
    MipiCsiClose(MipiCsiHandle); 
}