CSI 摄像头接口基本介绍

一、CSI接口基本概念

    CSI-2接口规范是由MIPI(Mobile Industry Processor Interface)联盟组织于2005年发布的关于相机串行接口，它作为一种全新的相机设备和处理器之间的接口框架，给便携式、手机摄像头等相关产业提供了一种灵活且高速的设备接口^[28]。此前，传统摄像头接口一般都包括了数据总线、时钟总线、同步信号线控制线等，物理接口框图如下所示：

     这种摄像头物理接口所占用的数据线较多，逻辑设计上也比较复杂，需要严格同步包括水平同步信号，垂直同步信号以及时钟信号，这对摄像头这端以及接收器这端都提出了较高的要求，同时，在高速传输的过程中，直接使用数字信号作为数据容易被其他外部信号干扰，不如差分信号的稳定性，这样也大大限制了其传输的速率以及相机最大能够实时传输的图像质量。

      而基于CSI-2摄像头数据传输过程使用了数据差分信号对视频中像素值进行传输，同时CSI-2传输接口能够非常灵活的进行精简或者扩展，对于接口较少的应用场景，CSI-2接口可以只使用一组差分数据信号线以及一组差分时钟线就能够完成摄像头的数据串行传输过程，这样便减少了负载，同时也能够满足一定的传输速率，而对于大阵列的CCD相机，CSI-2接口也能够扩展其差分数据线，从而满足多组数据线并行传输的高速要求。

     同时CSI-2接口中也集成了控制接口CCI(Camera Control Interface)，CCI是一个能够支持400KHz传输速率的全双工主从设备通信控制接口，它能够兼容现有很多处理器的IIC标准接口，因此可以非常方便地实现Soc上CCI Master Module到 CSI-2 TX 端CCI Slave Module的控制，CSI-2物理接口框图如下图所示。

二、CSI物理协议层规定

     MIPI联盟除了在摄像头的接口上进行全新的规定以外还对CSI-2接口的软件架构进行了进一步的制定，CSI-2软件框架主要分成三层，分别为应用层、协议层、物理层，而对于协议层又可以细分为像素字节打包层/解包层、LLP(Low LevelProtocol)层、通道管理层(Lane Management)，其主要系统软件框图如下所示：

CSI协议层设计：

• 应用层：主要设计了上层数据流的编码以及解码格式，规定了像素转换为字节的映射关系；
• 协议层：主要包括了像素/字节打包/字节解包层，LLP层提供了串行传输数据的同步机制，通道管理层提供了数据位宽可扩展功能，从而灵活的适应不同的应用场景；
• 物理层：定义了基本传输介质规范，确定了CSI-2协议物理层的输入输出特性参数，并确定其电气特性以及时钟时序。

Reference

MIPI CSI-2 接口协议：https://blog.csdn.net/yanglei0385/article/details/85258122

CMOS Sensor Interface(CSI)：https://www.cnblogs.com/lifan3a/articles/5010633.html