ArmSom--攝像頭開發(fā)指南(一）
開發(fā)板：ArmSoM-W3
Kernel：5.10.160
OS：Debian11
本?主要介紹在Rockchip平臺下Camera相關(guān)代碼配置，MIPI-CSI調(diào)試的通路解析
名詞解釋：
CSI ( Camera Serial Interface )：主機(jī)處理器與攝像頭模塊之間的高速串行接口
DSI ( Display Serial Interface )：主機(jī)處理器與顯示模塊之間的高速串行接口
ISP ( Image Signal Processor )： 即圖像信號處理模塊， 主要作用是對前端圖像傳感器輸出的信號做后期處理，依賴于 ISP 才能在不同的光學(xué)條件下都能較好的還原現(xiàn)場細(xì)節(jié)。
VICAP（ Video capture ）：視頻捕獲單元
MIPI-DPHY ? ? ：Rockchip芯片中符合MIPI-DPHY協(xié)議的控制器。
二. MIPI-CSI基礎(chǔ)概念
MIPI：移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(Mobile Industry Processorinterface) 是MIPI聯(lián)盟發(fā)起的為移動應(yīng)用處理器制定的開放標(biāo)準(zhǔn)。
CSI: ?MIPI-CSI-2協(xié)議是MIPI聯(lián)盟協(xié)議的子協(xié)議，專門針對攝像頭芯片的接口而設(shè)計。
由于其高速，低功耗的特點(diǎn)，MIPI-CSI2協(xié)議極大的支持了高清攝像頭領(lǐng)域的發(fā)展，CSI-2協(xié)議遵循的物理標(biāo)準(zhǔn)有兩個，分別為C-PHY和D-PHY。
D-PHY與C-PHY區(qū)別： 從實(shí)用角度來看，主要是數(shù)據(jù)線和時鐘線的區(qū)別，還有傳輸速率，C-PHY通過某些技術(shù)改良，使數(shù)據(jù)傳輸速度更快。
瑞芯微3588用的DPHY-v1.2 &&(D/C-PHY) DPHY-v2.0。
三. MIPI-CSI硬件配置
RK3588 camera 資源硬件擁有2路DCPHY，2路DPHY，一路DVP，6路CSI HOST，一個vicap控制器，2個isp控制器。 其中2路DPHY可以分解成4x2lane的模式工作。
硬件通路框圖如下：
MIPI-CSI資源介紹 ：
三. MIPI CSI用法
3.1 DPHY
rk3588支持兩個dcphy，節(jié)點(diǎn)名稱分別為csi2_dcphy0/csi2_dcphy1。每個dcphy硬件支持RX/TX 同時使用，對于camera輸入使用的是RX。支持DPHY/CPHY協(xié)議復(fù)用；需要注意的是同一個dcphy的TX/RX 只能同時使用DPHY或同時使用CPHY
rk3588支持2個dphy硬件，這里我們稱之為dphy0_hw/dphy1_hw，兩個dphy硬件都可以工作在full mode 和split mode兩種模式下
? Full Mode： ?? 僅使用csi2_dphy0,csi2_dphy0與csi2_dphy1/csi2_dphy2互斥,不可同時使用;
? data lane最大4 lanes;
? 最大速率2.5Gbps/lane;
? Split Mode： ?? 僅使用csi2_dphy1和csi2_dphy2, 與csi2_dphy0互斥,不可同時使用;
? csi2_dphy1和csi2_dphy2可同時使用;
? csi2_dphy1和csi2_dphy2各自的data lane最大是2 lanes;
? csi2_dphy1對應(yīng)物理dphy的lane0/lane1;
? csi2_dphy2對應(yīng)物理dphy的lane2/lane3;
? 最大速率2.5Gbps/lane;
3.2 多sensor支持
硬件支持最多采集7路sensor：6mipi + 1dvp，多sensor軟件通路如下：
四. camera相關(guān)配置
4.1 Camera 軟件驅(qū)動目錄
Camera相關(guān)驅(qū)動文件如下：
|-- drivers/phy/rockchip
?|-- phy-rockchip-mipi-rx.c mipi dphy驅(qū)動
?|-- phy-rockchip-csi2-dphy-common.h
?|-- phy-rockchip-csi2-dphy-hw.c
?|-- phy-rockchip-csi2-dphy.c
|-- drivers/media
?|-- platform/rockchip/cif RKCIF驅(qū)動
?|-- platform/rockchip/isp RKISP驅(qū)動
? ?|-- dev 包含 probe、異步注冊、clock、pipeline、 iommu及media/v4l2 framework
? ?|-- capture 包含 mp/sp/rawwr的配置及 vb2，幀中斷處理
? ?|-- dmarx 包含 rawrd的配置及 vb2，幀中斷處理
? ?|-- isp_params 3A相關(guān)參數(shù)設(shè)置
? ?|-- isp_stats 3A相關(guān)統(tǒng)計
? ?|-- isp_mipi_luma mipi數(shù)據(jù)亮度統(tǒng)計
? ?|-- regs 寄存器相關(guān)的讀寫操作
? ?|-- rkisp isp subdev和entity注冊
? ?|-- csi csi subdev和mipi配置
? ?|-- bridge bridge subdev，isp和ispp交互橋梁
?|-- platform/rockchip/ispp rkispp驅(qū)動
? ?|-- dev 包含 probe、異步注冊、clock、pipeline、 iommu及media/v4l2 framework
? ?|-- stream 包含 4路video輸出的配置及 vb2，幀中斷處理
? ?|-- rkispp ispp subdev和entity注冊
?|-- params TNR/NR/SHP/FEC/ORB參數(shù)設(shè)置
? ?|-- stats ORB統(tǒng)計信息
|-- i2c
|--
4.2 Sensor驅(qū)動開發(fā)移植
Sensor 驅(qū)動位于 drivers/media/i2c 目錄下，Sensor 驅(qū)動與 RKCIF 或者 RKISP1 驅(qū)動最大程度上獨(dú)立，二者異步注冊，在dts中由 remote-endpoint 聲明 連接關(guān)系。
Sensor 驅(qū)動的開發(fā)移植概括為 5 個部分
按照 datasheet 編寫上電時序，主要包括 vdd、reset、powerdown、clk 等
配置 sensor 的寄存器以輸出所需的分辨率、格式
編寫 struct v4l2_subdev_ops 所需要的回調(diào)函數(shù)，一般包括 set_fmt、get_fmt、s_stream、s_power
增加 v4l2 controller 用來設(shè)置如fps、exposure、gain、test pattern
編寫 probe()函數(shù)，并添加 Media Control 及 Sub Device 初始化代碼
Documentation/devicetree/bindings/media/i2c/下面有對驅(qū)動的Documentation可供參考，板級 dts 可以根據(jù)該文檔快速配置。
在板級 dts 中，引用 Sensor 驅(qū)動，一般需要：
配置正確的 clk及io mux
根據(jù)原理圖設(shè)置上電時序所需要的 regulator 及 gpio
增加 port 子節(jié)點(diǎn)，與 cif 或者 isp 建立連接
4.2.1 上電時序
不同 Sensor 對上電時序要求不同，可能很大部分的 Sensor 對時序要求不嚴(yán)格，只要 mclk、vdd、reset 和 powerdown 狀態(tài)是對的、就能正確進(jìn)行 I2C 通訊并輸出圖片，而不用關(guān)心上電的先后順序及延時， Sensor 廠家提供的 DataSheet 中，一般會有上電時序圖，只需要按順序配置即可。
??
在probe()階段會去嘗試讀取 chip id，如 imx415的 imx415_check_sensor_id，
如果能夠正確讀取到chip id，一般就認(rèn)為上電時序正確，Sensor 能夠正常進(jìn)行 i2c 通信
一般在imx415_check_sensor_id()中出現(xiàn)問題、按照以下方式排查
先將__imx415_power_off()注釋掉
檢查i2c從地址、i2c讀函數(shù)
可以抓下i2c的波形
4.2.2 Sensor 初始化寄存器列表
在imx415的驅(qū)動中，定義了struct imx415_mode supported_modes[]，用來表示Sensor 支持的不同初始化 mode，即Sensor可以輸出不同分辨率的圖像、不同的fps等。Mode 可以包括如分辨率，Mbus Code，fps，寄存器初始化列表等。
這里支持很多種imx415模組的分辨率配置，默認(rèn)是3864x2192@30fp，查看下面代碼可知會以一種分辨率來做為默認(rèn)的配置：
適配新的分辨率需要替換新的初始化列表，例如imx415攝像頭，僅支持30幀，但是需要提升到60幀。
sensor本身支持的最大mipi傳輸速率，每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是width * height * 10bit * fps，這個也是有上限，不能無限制提高。 IMX415的DateSheet上寫的就是支持3864x2192@30fps，要調(diào)整為60幀，需要廠家提供一組低分辨率的sensor配置，比如1080P@60fps，然后添加到struct imx415_mode supported_modes[]的.reg_list中，reg_list列表最后用了 REG_NULL 表示結(jié)束。
4.2.3 回調(diào)函數(shù)
v4l2_subdev_ops 回調(diào)函數(shù)是 Sensor 驅(qū)動中邏輯控制的核心，包含豐富的接口給上層應(yīng)用調(diào)用
部分成員函數(shù)：
open- Userspace通過在打開/dev/v4l-subdev?節(jié)點(diǎn)時，會調(diào)用到該.open()函數(shù)。s_power- 包括power on和power off。在這里上電或者下電enum_mbus_code- 用于枚舉支持的媒體總線（Media Bus）格式代碼。媒體總線是V4L2系統(tǒng)中用于描述圖像格式的標(biāo)準(zhǔn)。這個函數(shù)可能會列出IMX415傳感器支持的不同媒體總線格式代碼。enum_frame_size- 用于枚舉傳感器支持的不同幀尺寸（分辨率）。這個函數(shù)可能會返回一組可用的幀尺寸選項(xiàng)，供應(yīng)用程序選擇。enum_frame_interval- 用于枚舉傳感器支持的不同幀間隔（幀速率）。它會返回可用的幀間隔選項(xiàng)，以供應(yīng)用程序選擇。get_fmt- 用于獲取當(dāng)前傳感器的圖像格式。應(yīng)用程序可以使用它來查詢當(dāng)前設(shè)置的圖像格式。set_fmt- 用于設(shè)置傳感器的圖像格式。應(yīng)用程序可以使用它來配置所需的圖像格式。get_selection- 用于獲取當(dāng)前傳感器的圖像選擇（ROI - Region of Interest）。這允許應(yīng)用程序了解當(dāng)前的感興趣區(qū)域設(shè)置。get_mbus_config- 用于獲取媒體總線配置，包括數(shù)據(jù)總線寬度、時序等信息。
這些函數(shù)在V4L2子設(shè)備的驅(qū)動程序中起著關(guān)鍵的作用，允許應(yīng)用程序配置和控制IMX415傳感器，以捕獲圖像和視頻數(shù)據(jù)。
4.3 DTS配置
這里是單路Camera的dts配置說明，以imx415攝像頭為例 。
案例場景：這里使用的是csi2_dphy0的單路camera配置：
鏈路配置： imx415 —> csi2_dphy0 —> mipi2_csi2 —> rkcif_mipi_lvds2—>rkcif_mipi_lvds2_sditf —>rkisp0_vir2
在這個通路下，會注冊medio0和medio1這兩個節(jié)點(diǎn)。
4.3.1 配置sensor端
我們需要根據(jù)板子原理圖的MIPI CSI接口找到sensor是掛在哪個I2C總線上，然后在對應(yīng)的I2C節(jié)點(diǎn)配置camera節(jié)點(diǎn)，正確配置camera模組的I2C設(shè)備地址、引腳等屬性。sensor對應(yīng)驅(qū)動路徑在kernel\drivers\media\i2c下面。 下面是imx415配置：
注意：
data-lanes必須指明具體使用的lane數(shù)，否則無法識別為mipi 類型;
module-index與iq文件中的moduleId相關(guān)，<0>對應(yīng)moduleId配置為m00，<1>對應(yīng)moduleId配置為m01，m是“module”的縮寫，01是十進(jìn)制數(shù)字；
module-name與module-lens-name命令與設(shè)備/etc/iqfiles中對應(yīng)sensor的iq文件名后面相同。這里對應(yīng)的Sensor iq文件是“imx415_CMK-OT2022-PX1_IR0147-50IRC-8M-F20.json”，注意大小寫有區(qū)分
4.3.2 csi2_dphy0配置
csi2_dphy0與csi2_dphy1/csi2_dphy2互斥,不可同時使用。另外需要使能csi2_dphy0_hw物理節(jié)點(diǎn)
4.3.3 isp相關(guān)配置
一個ISP可以接多個Sensor，但只能分時復(fù)用。通過配置dts，將多個Sensor鏈接到MIPI DPHY后，可通過media-ctl切換Sensor。
4.4 多攝像頭配置
上述是單目4lan攝像頭的配置，DPHY處于Full Mode下，這里有一份DPHY處于Split Mode下，配置四個2lan攝像頭的例子：
鏈路配置：
這里配置四個同一型號的攝像頭，如果是有其他類型的攝像頭需要添加，更新、替換相應(yīng)的sensor驅(qū)動。
