多MIPI摄像头融合之星-易灵思Ti60F100

原创 云深之无迹 2024-03-29 08:20

发篇存货

在国内研究眼动的人都知道-Pupil Lab这家公司,尤其是最新的Neon,极小的体积里面融合了三个摄像头。

首先可以说明的是,目前没有相关的硬件披露方案。

这是一开始设计的时候工业设计出的图

第二份

这个就是较为稳定的一些设计

其实从这里看,我感觉其实是MCU的方案,其实不是,后面有说明

这里是我手边的一个高帧摄像头,用的极其普通的GC0308

可以看到探查的UVC信息,120fps

眼动相机的选型

早期的原型,现在已经迭代到可以把三个相机和IMU装一起了

TDK的九轴传感器,IIC

就是这么的小巧

看世界相机应该不是MIPI线,是串行

正面

外壳

这个眼动相机应该是OVM6211

正好对得上,而且是官封的模组

MIPI

在发送到下级的时候是将视频拼接过的

镜腿上面的是LED

视线计算:距眼球中心的光轴

每只眼睛的位置 - 从眼球中心计算

理瞳孔大小(以毫米为单位)

这个1600x1200也比较奇怪的格式,我找了应该差不多的

接口是可以对得上的

作为一个内外兼修的靓仔我就在这里提出疑问,怎么做到的?

可以看到如此繁重的数据任务确实是需要FPGA的,也就是确实是使用了FPGA。

这里给老哥打个广告:

哈哈哈,下面的开发板就是他做的

嗯,到胃了

他推出的这个TI60真的很适合我的应用,理论上是可以支持3组MIPI摄像头的.后面的显示部分是可以转到RX的,所以就是三个。

Titanium FPGA 采用微型封装,可轻松为边缘系统添加处理能力。3.5 x 3.4 mm 64 球晶圆级 CSP 封装足够小,可以紧邻传感器或相机。又小接口又多,可以说是纯纯瞌睡给个枕头了。

官方的这个图我觉得很可爱

这个吧,还扩展了一些功能,就是给了一个RISC-V的内核,可以承担一些控制功能。

上面的SPI接口也是暴露的,就是说菊花链串一起?

看数据手册也没有多余的CS接口

需要注意的是,还又不少的DSP,看翻译还有AI加速?Q是量子?

DSP的话就是数字乘法

一个逻辑框图

我倒是知道RAM是啥,但是Hyper是啥?

逻辑门60K,有MIPI核

这些支持的核

叠叠乐了三个芯片在上面,广赖的连接器是真紧啊

核心板使用6层,你看着就是这么几个芯片

这个是上面的RAM的型号

上面的逻辑控制部分

HyperBus™ 技术由 Cypress 于 2014 年首次发布,该公司表示:“HyperBus™ 接口利用了并行和串行接口存储器的传统功能,同时提高了系统性能、简化了设计并降低了系统成本。

总结:

HYPERBUS是串行和并行之间的接口,旨在实现与具有少量多个引脚的并行接口相媲美的高数据吞吐量。

原来华邦是日本的,节省空间,低耗能

这个是和传统的RAM的比较,左边是优点,和上图一样

这里展示低能耗

这个象限图是说明优点

这个是现在一些合适的封装

这显示了链接线少好PCB布线和控制端简单的意思

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-HyperRAM_as_a_low_pin-count_expansion_memory_for_embedded_systems-Whitepaper-v01_00-EN.pdf?fileId=8ac78c8c7d0d8da4017d0fb28970272c&da=t

这个连接图

可以看到这个存储器在速度和引脚之间取舍

可以使用较少引脚的MCU

HYPERRAMT的另一个使用模型是基于FPGA的机器视觉系统的扩展存储器。一般FPGA的RAM资源是有限的。这些资源被更好地用于执行成像算法所需要的重要处理。FPGA的配置和代码从板上闪存或SD卡加载到HYPERRAMT中,以实现最高性能。

Hyper也经常用在FPGA里面,也就是用这里了

IP核里面的接口

我对FPGA不是很熟悉,这里再写写这个储存的事情。

FPGA的程序到底在哪儿呢?对于SRAM型,程序被记录在 FPGA 的闪存或 EEPROM 等外部储存器中。
当SRAM型FPGA上电时,程序文件从外部储存中载入。这里被加载的程序文件称为“Bit Stream Data(比特流数据)”。这些信息被加载到配置存储器中,该存储器由FPGA中的SRAM型存储器单元组成。被加载的比特流数据的各个bit,成为了在FPGA上实现用户所需要的回路的信息源,它把FPGA设备上的资源进行客户化,从而实现要求的回路。这与PC等CPU的启动过程非常相似。它不依赖于硬件,而是通过连接在外部储存器内的配置数据实现,有很高的普遍性和灵活性。

这个是MIPI的一概览的图

La FPGA的结构

高云

SCI-2,相机串行接口

协议是这个,这个是1.3的版本,其实现在大多数都是1.1,1.2的

这个是支持的像素格式,已经很齐全了

全系都有的IP

这个是通用的RX接口

看见这个双向的AXI4-Lite没有,频繁出现,我看看是什么?

高级可扩展接口 4 (AXI4) 是一个总线系列,定义为第四代 ARM 高级微控制器总线架构 (AMBA) 标准的一部分。AXI 于 1996 年首次随第三代 AMBA(即 AXI3)一起推出。(AMBA 4.0) 分 3 种类型:

  • AXI4 (AXI4-Full):用于满足高性能存储器映射需求。(存储器映射:主机在对从机进行读写操作时,指定一个目标地址,这个地址对应系统存储空间的地址,表示对该空间进行读写操作。一般用于大量数据的传输。
  • AXI4-Lite:用于简单的低吞吐量存储器映射通信(例如,往来于状态寄存器的通信)。
  • AXI4-Stream:用于高速流传输数据。
  • AXI4(支持突发256个数据)属于存储器映射
  • AXI4-Lite(单次只能传输1个数据)属于存储器映射;
  • AXI-Stream不属于存储器映射,它的突发长度不受限制。
三者的区别:
AXI4和AXI4-Lite都属于存储器映射的接口,在对这两个接口进行通信的时候,主机需要指定读写的地址;
而AXI-Stream时流数据,不需要指定读写的地址。AXI4的功能最为丰富,并且占用的资源的也是最多的;
AXI4-Lite相当于全面简化的AXI4接口;
AXI-Stream不是存储器映射的接口,用于数据的传输。

这个不错

应该是可以是可以把像素数据输出到RISC的操作地址里面的。(其实不可以,数据太少了)

好吧,在这里

图像的输出信号是这样的

水平,看上去是VGA

垂直

好吧,应该就是VGA

VGA的名字是这样的

这个是2.5G的接收器

MIPI D-PHY 是一个可扩展的物理层,用于将摄像头和显示器等各种组件连接到主机设备。MIPI D-PHY RX 控制器内核允许您控制和配置MIPI D-PHY RX 接口。

这个是更加开放的一个接口,就是说可以按照协议内容自定义这个PHY。

部分的设置内容

这个是RX接口支持的像素格式对应的时钟

这是国内的一个摄像头

这个的参数

看一个RAW格式的

看一个色彩已经解码好发送的包

物理层,就是电信号编码,是这三个协议

看到支持的都是D-HPY

D-PHY的硬件就是搞显示和输出的

Lane:一种单向、点对点、2线或3线接口,用于高速串行时钟或数据传输;电线的数量由使用的PHY规格决定(即分别是D-PHY或CPHY)。

使用D-PHY物理层的CS1-2相机接口由一个时钟通道和一个或多个数据通道组成。

使用C-PHY物理层的CS1-2相机接口由一个或多个lane组成,每个lane都传输时钟和数据信息。

CS1-2规范定义了发射机和接收机之间的标准数据传输和控制接口。定义了两个高速串行数据传输接口选项。

称为“D-PHY物理层选项”,是一个单向差分接口,具有一个2线时钟通道和一个或多个2线数据通道。该接口的物理层由MIPIAlliance SpecificationforD-PHY定义。图说明了CSI-2发射器和接收器之间的连接,它们通常是一个相机模块和一个接收器模块,是移动电话引擎的一部分。

称为“C-PHY物理层选项”,由一个或多个单向3线串行数据通道组成,每个通道都有自己的嵌入式时钟。该接口的物理层由MIPIAlliance SpecificationforC-PHY定义。图演示了该选项的CSI发送器和接收器连接。

时钟每个都有

两个物理层选项的相机控制接口(CCI)是与I2C标准兼容的双向控制接口。

我以前问说,时钟问题,在这里就有了解答。

总结一下:

D-PHY:目前用的最多的接口,不管是摄像头还是屏幕,D-PHY 接口为 1/2/4lane(lane 可以理解为通道,也就是 1/2/3/4 通道,每个通道 2 条差分线),外加一对时钟线,数据线和时钟线都是差分线,为电流驱动型,不同版本的 D-PHY 速度不同。D-PHY 最多 10 根线,有专门的时钟线来进行同步。

C-PHY:随着屏幕和摄像头的分辨率以及帧率越来越高,D-PHY 的带宽越来越不够用。C- PHY 应运而生,C-PHY 接口是 1/2/3 Trio,每个 Trio 有 3 根线,最高 9 根线,没有专用的时钟线了。C-PHY 目前在高端旗舰手机芯片中可能会用到。

A-PHY:主要为汽车自动驾驶而生,目前汽车自动驾驶发展非常迅猛, ADAS(高级驾驶员辅助系统)摄像头于车载娱乐屏幕越来越多,分辨率也越来越高,而且车载摄像头和娱乐屏幕分布比较分散,到主控的距离一般比较长。但是 C-PHY 和 D-PHY 的距离太短,最多不超过 15CM,显然不适合用在当今高度智能化的车载领域。A-PHY 于 2020 年 9 月发布,用于长距离、超高速的汽车应用中,比如 ADAS、自动驾驶系统 (ADS)、车载信息娱乐系统 (IVI)和其他环绕传感器。

M-PHY:目前主要用在 USF 存储中。

CCS是定义了相机的命令集

这个可以下载

这个协议是来发现相机,新协议

这个是官方的IDE,这里删除了不少照片

支持的IP核

看一个串口的IP

这个是官方在说自己的功耗低时,直接用温度计怼上去

这个是B站的一个官方的课程,老哥一直就念PPT,烦死了

这个是内置给的RISC-V

一些特性

接口,外设

这个配置教程真的醉了,以后咋说吧

https://pan.baidu.com/s/1vgfyciVWN1ICgnCFsfnb-g

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