Exynos4412 MIPI摄像头接口研究

摘 要

在智能手机的各种功能中，摄像头所起的分量越来越重，一个手机上摄像头的数量从一个到两个，以后可能会更多；像素上也呈上升趋势，从最开始的11万，到200万到现在的500万；在接口方面，有ITU接口和MIPI-CSI接口，高像素的摄像头都采用MIPI-CSI接口，本文从软硬件方面介绍如何使用Exynos4412的MIPI-CSI接口，出现异常时如何分析排查问题。

【关键词】Exynos4412 摄像头 MIPI CSI

1 硬件

市面的摄像头一般都做成模组，由镜头、滤镜、CMOS传感器、PCB板和加强筋组成，和应用处理器的接口有ITU和MIPI两种，一般像素超过500万的摄像头都产用MIPI接口，它是CSI（camera 串行接口）接口，本文中所使用三星电机生产的GT-I9103模组，其内置CMOS传感器（Sensor）为三星电子的S5K4ECGX芯片，有效分辨率为2608（H）X1960（V），是500万摄像头。

硬件连接主要包括供电和信号线，其中camera模组供电有3组，分别是1.2V的sensor内核供电，1.8V的GPIO供电，自动对焦马达的2.8V供电。camera模组和Exynos4412相连的主要是MIPI CSI接口及控制引脚，本设计中的选用2线的MIPI接口，也就是1对差分时钟线加两对差分数据线，sensor的控制采用IIC总线，5M_EN使能模组，高电平有效，RESET信号为复位模组使用，低电平有效，为保持同步，camera模组的时钟由Exynos4412提供。

2 软件

摄像头的驱动主要分为两部分，一部分由模组厂家或者sensor厂家提供的初始化代码，通常是一段数组，通过IIC总线来控制，用于设置sensor寄存器，使用时一般不需要修改，如需调整，也由模组厂家完成；另外一部分是应用处理器端的代码，这部分需要各个平台自行开发。本文的重点是应用处理器端的驱动代码。Exynos4412的MIPI接口，其寄存器有：CSIS_CONTROL： 目标摄像头的参数， CSIS_DPHYCTRL：CSI物理连接线的设置， CSIS_CONFIG：目标摄像头的数据时序配置，CSIS_DPHYSTS： CSI物理连接线的状态，只读，CSIS_INTMSK：用于屏蔽不需要的中断，CSIS_INTSRC：中断源寄存器，写1清除， CSIC_RESOL：设置摄像头图像分辨率， CSIS_PKTDATA：数据包信息，只读。除了CSI接口寄存器，还需要配置FIMC相关寄存器，其主要也是配置CSIS相关寄存器。为能直观研究MIPI接口，本文选用预览模式，软件流程主要分为LCD显示初始化，MIPI初始化和FIMC初始化三部分。正常的情况，就能在LCD上显示摄像头采集到的数据。

3 异常分析及处理

所谓的异常，是指没有在LCD显示出camera采集到的图片，本文主要研究摄像头端的异常。分析的思路主要可从以下几个方面着手：

3.1 硬件物理相关

（1）连接是否正确，如是否插到位，方向是否正确；

（2）供电是否正常，这个可用万用表量；

（3）Reset，Enable等引脚是否正常，可用万用表；

（4）给camera提供的时钟是否在要求的范围内，S5K4ECGX的工作时钟要求是24～54MHz，当超出此范围时，sensor工作异常，这个可用示波器测量；

3.2 软件配置相关（MIPI）寄存器

当检查硬件都没有问题时，就考虑MIPI配置是否正确。分析手段主要是通过示波器看波形是否满足协议要求。MIPI CSI协议中定义的物理层数据规定一个完整的包由开始标志、包头、数据、包尾、结束标志位组成，其中包头又由数据ID、数据长度、ECC校验码构成，包尾是CRC循环冗余校验码。第一步检查信号线上是否有数据，如果没有数据，则检查IIC是否已正确发送摄像头输出指令，如果有了MIPI信号而没有图像，我们需要分析MIPI数据是否满足时序要求。

首先看MIPI信号的切换模式是否正确，总线从LP状态切换到HS模式时，Line0线上电平电平为LP-11-->LP-01-->LP-00，LP-xx的意思为Dp和Dn的电平，如Dp信号高为1，低为0，当进入HS后，经过一定稳定的时间后才能开始传输图像数据，这个时间在协议里定义为THS-PREPARE和THS-ZERO， 同时协议中规这些时间参数是可调的，观测GT-I9103的MIPI信号，可测量出THS-PREPARE=86nS， THS-ZERO=196nS，而在Exynos4412中配置参数的是THS-SETTLE，其值为： THS-PREPARE+THS-ZERO，那么THS-SETTLE的范围就应在[86，282]，根据Exynos4412用户手册提供的的表格，在PCLK=160MHz时，寄存器设置的值对应的时间如表：从表中知道，当设置为1的时候，最大值小于门限，MIPI寄存器会报错；但值大于20时，最小值大于门限，MIPI寄存器也会报错。所以我们设置的值应该在2-19之间，厂家推荐值为7，如表1。

4 结论

随着技术的发展，MIPI信号的速度带宽越来越大，MIPI接口超高像素的摄像头并将成为手机设计的必须品。通过本文的研究，能有效的掌握MIPI摄像头在智能手机上的设计及驱动开发，当遇到异常时，能通过使用示波器有效分析排除，解决问题。

参考文献

[1]Exynos4412 User's Manual Revision 0.20.

作者简介

杨向荣（1982-），男，浙江省宁海县人。工程硕士学历。现为三星半导体（中国）研究开发有限公司工程师。主要研究方向为智能手机。

作者单位

三星半导体（中国）研究开发有限公司 浙江省杭州市 310052