简述摄像头工作原理工程分析
一、摄像头工作原理
摄像头对于模组工程是那么的熟悉，有多少人又真正了解摄像头从硬件到软件的工作流程。我们了解摄像头的工作原理，对于开展工作，辅助的解决遇到的一些问题，很有帮助。下面我们析摄像头从寄存器角度是怎么工作的。如何阅读摄像头规格书（针对驱动调节时用到关键参数，以格科gt2005为例）。
每个摄像头的sensor都有datasheet规格书，也就是一个器件所有的说明，精确到器件每一个细节，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，我们只看对我们有用的方面就可以了，没必要全部看完。主要这样资料全都是鸟语（en）,全部看完一方面时间上会用的比较多，找到关键的地方就行了。
1、camera的总体示意图如下：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，所有要有data、行场同步和时钟号。gt2005/gt2015是cmos接口的图像传感器芯片，可以感知外部的视觉信号并将其转换为数字信号并输出。
我们需要通过mclk给摄像头提供时钟，reset是复位线，pwdn在摄像头工作时应该始终为低。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，并且复位摄像头，摄像头就开始工作了，通过href，vsync和pclk同步传输数字图像信号。 数据是通过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，所有的iic器件都一样的工作，来张图吧，后面做详细分析；
下面这一部分在调试驱动的过程中比较重要了：
（3）、mclk
电子元件工作都得要个时钟吧，摄像头要工作，这个就是我们所要的时钟，在主控制芯片提供，这个时钟一定要有，要不然摄像头不会工作的。
（4）、上下电时序，这个要接规格书上来，注间pwdn、resetb这两个脚，不同的摄像头不太一样，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
摄像头得到的数据要传出来吧，要有数据，当然数据出来要有时钟和同步信号了，看下它的时序，和lcd显示的时序一样，道理是一样的：
（6）、主要的寄存器：分辨率、yuv顺序、x轴、y轴镜相、翻转
以上工作完成后，也许还有一些问题，分辨率太小； yuv顺序不对图像不对； xy图像方向。这些工作完成后，如果还有什么细节的问题，如果你想花时间，看规格书里面的寄存器可以解决的，如果不想看，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
二、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，我们放这里，先了解一下，其实驱动中一般不会涉及到这里，不过我们这里分析了，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：（就是上面我们看到的四模式）
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。
2、fimc fully interactivemobile camera
摄像头的采集的数据要cpu无法直接处理，主控芯片里面集成了camera控制器，叫fimc（fullyinteractive mobile camera）。摄像头需要先把图像数据传给控制器，经过控制器处理（裁剪拉升后直接预览或者编码）之后交给cpu处理。实际上摄像头工作需要的时钟（mclk）也是fimc给它提供的。
在s5pv310上的摄像头接口是一个fimc(完全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信部门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；不需要同步信号；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工作组：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。
3、接口信息
fimc信号定义如下所示(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
通过cam_mclk给摄像头提供时钟，rst是复位线，pwdn在摄像头工作时应该始终为低。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，并且复位摄像头，摄像头就开始工作了，通过href，pclk和vsync同步传输数字图像信号。数据是通过data0~data7这八根数据线并行送出的。
4、不同接口模式的工作时序
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，因此不需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，因此需要同步信号。
（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，不需要同步信号；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
每个摄像头接口包括三个时钟域，每一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。如果有外部时钟晶振，cam_mclk 空掉。不需要同步ｍmclk，pclk应该与schmitt-triggered电平移位器连接。
6、硬件接口电路
主控芯片上的接口：
camera 接口
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每个摄像头的sensor都有datasheet规格书，也就是一个器件所有的说明，精确到器件每一个细节，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，我们只看对我们有用的方面就可以了，没必要全部看完。主要这样资料全都是鸟语（en）,全部看完一方面时间上会用的比较多，找到关键的地方就行了。
1、camera的总体示意图如下：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，所有要有data、行场同步和时钟号。gt2005/gt2015是cmos接口的图像传感器芯片，可以感知外部的视觉信号并将其转换为数字信号并输出。
我们需要通过mclk给摄像头提供时钟，reset是复位线，pwdn在摄像头工作时应该始终为低。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，并且复位摄像头，摄像头就开始工作了，通过href，vsync和pclk同步传输数字图像信号。 数据是通过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，所有的iic器件都一样的工作，来张图吧，后面做详细分析；
下面这一部分在调试驱动的过程中比较重要了：
（3）、mclk
电子元件工作都得要个时钟吧，摄像头要工作，这个就是我们所要的时钟，在主控制芯片提供，这个时钟一定要有，要不然摄像头不会工作的。
（4）、上下电时序，这个要接规格书上来，注间pwdn、resetb这两个脚，不同的摄像头不太一样，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
摄像头得到的数据要传出来吧，要有数据，当然数据出来要有时钟和同步信号了，看下它的时序，和lcd显示的时序一样，道理是一样的：
（6）、主要的寄存器：分辨率、yuv顺序、x轴、y轴镜相、翻转
以上工作完成后，也许还有一些问题，分辨率太小； yuv顺序不对图像不对； xy图像方向。这些工作完成后，如果还有什么细节的问题，如果你想花时间，看规格书里面的寄存器可以解决的，如果不想看，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
二、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，我们放这里，先了解一下，其实驱动中一般不会涉及到这里，不过我们这里分析了，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：（就是上面我们看到的四模式）
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。
2、fimc fully interactivemobile camera
摄像头的采集的数据要cpu无法直接处理，主控芯片里面集成了camera控制器，叫fimc（fullyinteractive mobile camera）。摄像头需要先把图像数据传给控制器，经过控制器处理（裁剪拉升后直接预览或者编码）之后交给cpu处理。实际上摄像头工作需要的时钟（mclk）也是fimc给它提供的。
在s5pv310上的摄像头接口是一个fimc(完全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信部门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；不需要同步信号；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工作组：mipi camera serial interface 1.0specification .camera serial interface 2 v1.0 (csi-2)
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3、接口信息
fimc信号定义如下所示(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
通过cam_mclk给摄像头提供时钟，rst是复位线，pwdn在摄像头工作时应该始终为低。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，并且复位摄像头，摄像头就开始工作了，通过href，pclk和vsync同步传输数字图像信号。数据是通过data0~data7这八根数据线并行送出的。
4、不同接口模式的工作时序
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，因此不需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，因此需要同步信号。
（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，不需要同步信号；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
每个摄像头接口包括三个时钟域，每一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。如果有外部时钟晶振，cam_mclk 空掉。不需要同步ｍmclk，pclk应该与schmitt-triggered电平移位器连接。
6、硬件接口电路
主控芯片上的接口：
camera 接口
华为mate9和p9哪个好？华为mate9和p9哪个好用？
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