Android驱动移植---Camera HW-硬件基础知识

1.Camera的成像原理

景物通过镜头（LENS）生成的光学图像投射到图像传感器(Sensor)表面上，然后转为模拟的电信号，经过 A/D（模数转换）转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片（DSP）中加工处理，再通过 IO 接口传输到 CPU 中处理，通过 LCD 就可以看到图像了

这个成像原理还是很重要的，对未来我们分析问题会有很大的帮助。

图像传感器（SENSOR）是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。

目前的 SENSOR 类型有两种：

1.CCD（Charge Couple Device)，电荷耦合器件，它是目前高像素类 sensor 中比较成熟的成像器件，是以一行为单位的电流信号。

2.CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互补金属氧化物半导体。CMOS的信号是以点为单位的电荷信号，更为敏感，速度也更快，更为省电

ISP 的性能是决定影像流畅的关键，JPEG  encoder 的性能也是关键指标之一。而 JPEG encoder 又分为硬件 JPEG 压缩方式，和软件 RGB 压缩方式。

DSP 控制芯片的作用是：将感光芯片获取的数据及时快速地传到 baseband 中并刷新感光芯片，因此控制芯片的好坏，直接决定画面品质（比如色彩饱和度、清晰度）与流畅度。

2.Image Sensor类型（Camera的数据格式）

a) YUV Sensor（低端货）

YUV Sensor输出的Data格式为YUV，图像的效果处理使用Sensor内部的ISP，BB端接收YUV格式的data后只进行格式的转换，效果方面不进行处理，由于Sensor内部的ISP处理能力有限，且YUV Sensor的数据量比较大（YUV422的格式1个pixel2个byte），一般Size都比较小，常见的YUV sensor都是5M以下

b) Raw Sensor（稍微好一点的货，优势明显）

Raw Sensor输出的Data格式为Raw，图像的效果处理使用BB端的ISP，BB端接收Raw data后进行一系列的图像处理（OB，Shading，AWB，Gamma，EE，ANR等），效果方面由BB端控制，需要针对不同的模组进行效果调试，Raw sensor是目前的主流，数据量比YUV Sensor小（RAW10 格式的sensor 1个pixel 10个bit）使用平台ISP处理，能支持较大的size

3.硬件接口

简单说来，Camera的接口分为并行和串行两种方式，而目前MTK平台主要支持的串行方式为mipi接口，

Parallel接口和mipi接口的介绍可以参考下图

 

虽然硬件接口有Parallel接口和mipi接口，实际上MIPI是主流，基本已经看不到Parallel的身影了！
后面我们会详细讲解MIPI接口的硬件原理图！

4.常见基本概念

我们这的BB端-原本是是baseband基带的意思，这里理解成CPU即可

a) 三路电压

camera包含的三路电压为模拟电压（VCAMA），数字电压（VCAMD），IO口电压（VCAMIO）

b) I2C信号

BB与Sensor端通过I2C来通信（读写寄存器），包括SCL（I2C Clock） SDA（I2C Data）信号

c) mipi几条lane

mipi data是成对的差分信号，MIPI_RDN和MIPI_RDP，有几对这样的pin脚，则说明是几条lane，同一颗sensor由于register setting不同，输出的信号有可能是2 lane或者4lane等

d) parallel高低八位

Parallel接口一般Data有10根pin，分别叫做Data0~Data9，Parallel sensor输出的data信号是8根pin时，这八根pin接到的是Data0Data7还是Data2Data9，需要配置正确，叫做接到高八位或者低八位，接错了可能产生如下现象

e) Data Format
Sensor输出的数据格式，对于YUV Sensor来说，Data Fomat一般有YUYV，YVYU，UYVY等，配置不对可能会导致颜色和亮度错掉，例如下图

对于Raw Sensor来说，Data Format就是First Pixel的颜色，分为R，Gr，Gb，B，配置不对会导致颜色错误

f) MCLK

BB提供给Sensor的外部clock

g) PCLK

Parallel接口的Sensor输出的clock，该clock变化一次，data更新一次

h) mipi 信号

mipi信号包括mipi clock和mipi data，该信号是高速信号，用来传输mipi数据包

5.硬件电路原理图

（以最近做的TIMOVI_S9016为例子）

原理图分析(引脚作用)

1.供电部分

camera包含的三路电压为模拟电压（VCAMA），数字电压（VCAMD），IO口电压（VCAMIO）

a) VCAMD 就是 DVDD 数字供电，主要给 ISP 供电

b) VCAM_IO 就是 VDDIO 数字 IO 电源主要给 I2C 部分供电；

c) VCAMA 就是 AVDD 模拟供电，主要给感光区和 ADC 部分供电；

d) VCAM_AF 是对 Camera 自动对焦马达的供电

2.Sensor Input部分

a） Rest脚：用于复位和初始化

b） PDN脚：Camera工作状态控制:1.normol work(工作) 2.standby(待机)

c）Mlck脚: 即MasterClock脚，由BB提供给Sensor的外部clock

3.I2C部分

BB与Sensor端通过I2C来通信（读写寄存器），包括SCL（I2C Clock） SDA（I2C Data）信号

4.MIPI部分

mipi信号包括mipi clock和mipi data，该信号是高速信号，用来传输mipi数据包。

mipi data是成对的差分信号，MIPI_RDN和MIPI_RDP，有几对这样的pin脚，则说明是几条lane，同一颗sensor由于register
setting不同，输出的信号有可能是2 lane或者4lane等。

1.MIPI_RDN0和MIPI_RDP0:用于数据传输

2.MIPI_RDN1和MIPI_RDP1:用于数据传输

因此是2lane的

另外

MIPI_RCN和MIPI_RCP：时钟信号

图中漏标

图中漏标了一个VIO18_PMU：用于拉高。