RK3576-vejledning om kompatibilitet med kamerase nsorer: Hvad der skal bekræftes før hardwareudformning

Ved udvælgelse af kamera-sensorer og hardware-design til RK3576-platformen skal flere kritiske punkter fastlægges, inden skematiske arbejder påbegyndes. Disse beslutninger påvirker direkte billedkvaliteten og muligheden for at realisere hardware-designet.

RK3576 CSI/PHY og ISP-begrænsninger

RK3576 tilbyder en fleksibel arkitektur for kamera-grænseflader, men konfigurationen skal planlægges i overensstemmelse med projektkravene fra starten af.

Understøttelse af grænseflader: SoC’en understøtter både MIPI CSI-2 og DVP kamera-grænseflader, hvor MIPI CSI-2 giver den primære fordel for aktuelle design.

RK3576 leverer én C/D-PHY-grænseflade med op til fire kanaler samt to D-PHY-grænseflader. De tilgængelige PHY-ressourcer kan konfigureres som to 4-kanals D-PHY-porte eller fire 2-kanals D-PHY-porte. Dette gør multikamera-design muligt, herunder multisektions-systemer, som ofte anvendes i sikkerheds- og robotapplikationer.

Noter:

• Til en fler-kamera-design skal PHY- og lane-resourcerne tildeles tidligt. En enkelt sensor kan ikke strække sig over to PHY'er.
• Én RK3576 CSI-port kan konfigureres som C-PHY eller D-PHY. I D-PHY-tilstand understøtter den op til 4,5 Gbps pr. lane; i C-PHY-tilstand understøtter den op til 2,5 Gsps pr. trio. De resterende D-PHY-kanaler understøtter op til 2,5 Gbps pr. lane. En praktisk hardware-design bør bibeholde ca. 20 % af båndbredden som reserve. Når den effektive datarate nærmer sig eller overstiger grænsen for grænsefladen, øges sandsynligheden for beskadigede billeder, tabte billeder og andre billedfejl.
• SoC'en understøtter også en parallell DVP-kamera-grænseflade til ældre, lavere opløsnings-sensorer. Da DVP- og MIPI-funktioner deler nogle pins, skal pin-tildelingen fastlægges tidligt nok for at undgå ressourcekonflikter.

RK3576 ISP-specifikationer og behandlingsgrænser

• RK3576 integrerer en enkelt hardware-ISP-motor, der understøtter billedbehandling op til 16 MP og en HDR-dynamikområde på op til 120 dB. I et flercamerasystem betyder routing af flere RAW-strømme gennem ISP imidlertid, at den samlede opløsning og den effektive billedehastighed begrænses både af ISP-kapaciteten og MIPI CSI-2-modtagerbåndbredden. Hvis sensorerne udsender YUV direkte og omgår ISP, ændres de primære begrænsninger til MIPI-grænsefladebåndbredde og hukommelsesbåndbredde.

Eksempel på flercameraopsætning: 1 × 8 MP (4K ved 30 fps) + 2 × 2 MP (1080p ved 30 fps).

• Flercameraapplikationer kræver også en tidlig beslutning om rammesynkronisering. Multiview-optagelse og stereomåling kan kræve hardwarebaseret VSYNC-synkronisering. Bekræft, om hardware-synkronisering aktiveres, og om SoC har tilstrækkeligt mange eksterne udløserpins til det planlagte antal kameraer.

Sensorvalgscheckliste

• Udgangsgrænseflade og -tilstand: Bekræft MIPI CSI-2 eller DVP samt antallet af MIPI-kanaler (1, 2 eller 4 kanaler).
• Dataformat: På RK3576-platformen understøtter VICAP-input RAW-, RGB888- og udvalgte YUV-formater. Den indbyggede ISP behandler RAW-data og konverterer dem til YUV til den efterfølgende datapipeline. RGB- og YUV-strømme, der optages direkte, passer ikke gennem ISP'en.
• Opløsning og billedehastighed: Kontroller kravene for hver enkelt sensor, og valider derefter den kombinerede driftstilstand, når flere kameraer kører samtidigt. Den samlede arbejdsbyrde skal forblive inden for ISP'ens realtidsbehandlingsgrænse.
• Strømforsyningskompatibilitet: En typisk sensor bruger tre strømforsyninger: AVDD til analog kredsløb, DVDD til digital kerne og DOVDD til I/O-spændingsniveau. RK3576 MIPI PHY bruger en fast 1,8 V strømforsyning, så en 1,8 V sensor-DOVDD foretrækkes generelt. Hvis sensorens DOVDD-niveau ikke svarer til værts-I2C I/O-niveauet, kan en niveauomformer tilføjes til den lavhastighedsstyrede kontrolbus. Placer ikke en ekstern niveauomformer på de højhastigheds MIPI-differentialsignal. Hardwaren skal følge sensorfabrikantens specificerede tænd- og slukkefølge. Softwareinitialisering afhænger af denne følge; forkert tidsplanlægning kan forhindre sensoren i at initialiseres eller producere et billede. Topstrømmen på AVDD, DVDD og DOVDD skal også beregnes, så hver integreret LDO har tilstrækkelig kapacitet og konstruktionsmargin.
• Kontrolbus: Bekræft sensorens I2C-adresse. I et flercamera-system skal du planlægge, hvordan duplikerede adresser håndteres – enten ved at ændre adresserne i softwaren, hvor det understøttes, eller ved at bruge en ekstern I2C-switch.
• Klokkeinput: RK3576 leverer flere uafhængigt konfigurerbare sensor-MCLK-udgange. Hver klokke genereres fra en intern SoC-klokkekilde og sendes til sensoren via en multiplexeret GPIO; hver udgang kan aktiveres og konfigureres separat. Det typiske software-konfigurerbare interval for én MCLK er 6–48 MHz. Hvis en sensor kræver en klokke uden for dette interval, skal du bruge en dedikeret ekstern oscillator. Ved flercamera-design skal der også kontrolleres mulige konflikter ved pin-multiplexing.
• Strøm- og termisk design: Sensorer med høj opløsning og høj billedehastighed forbruger mere strøm. Vurder belastningen på kortniveau og produktets termiske sti, inden hardwaren færdiggøres.
• Linse, IR-cut-filter og belysningsstyring: Bekræft, at der er tilstrækkelige GPIO-ressourcer til rådighed for hver påkrævet aktuator og driver.
• HDR-tilstandskompatibilitet: RK3576 understøtter DOL HDR, staggered HDR og multi-frame HDR. Før du vælger en sensor, skal du bekræfte, at dens HDR-dataformat og tidsstyring er kompatible med RK3576 ISP og VICAP.

Start, hvor det er muligt, med en sensor, der allerede er valideret af platformfællesskabet eller modulleverandøren. Dette kan betydeligt reducere risikoen for driverudvikling og systemopstart.

Sensorer, vi allerede har integreret, omfatter Sony IMX415 (8 MP), IMX566 (8 MP), IMX678 (8 MP), IMX464 (4,1 MP) og IMX662 (2 MP), samt onsemi AR0234 (2,3 MP) og OMNIVISION OG02C1B (2 MP). Hvis dit projekt kræver en anden billedsensor, kontakt [email protected] for at drøfte brugerdefineret integration og afstemning.

Vigtige punkter for PCB-design

• MIPI CSI-routning: Styr differentialimpedansen til 100 ohm ±10 %. Hold længdeforskellen mellem P- og N-ledninger i hvert differentielle par under 5 mil, og hold længdeforskellen mellem baner inden for samme CSI-port under 200 mil. Ruter MIPI-signaler væk fra højhastighedsure, DDR og strømkrævende strømforsyningsledninger. Ruter dem ikke over adskillelser i referenceplanet. Hold ledningerne så korte som muligt – foretrækkeligt under 15 cm; jo længere ruten er, jo lavere er den maksimale datarate, der kan opretholdes pålideligt.
• MCLK er et højhastigheds, enkeltstående ur. Overhold afstanden til MIPI-differentielle par og undgå lange parallelle løb for at reducere krydspaning.
• Hold højhastigheds-MIPI-rutninger væk fra stærke støjkilder såsom skiftende strømforsyninger og DDR-busser, og sikr effektiv afskærmning og jordforbindelse, hvor layoutet kræver det.
• Strømfiltrering: Placer 0,1 µF- og 1 µF-afkoblingskondensatorer tæt på hver sensors forsyningspin. En ferritperle kan tilføjes på AVDD for at isolere den analoge spændingsrail fra digital kredsløbsstøj.
• Højopløsnings-sensorer, der opererer ved høje billedhastigheder, kan afgive betydelig effekt. Stigende temperatur kan øge billedstøj og forårsage farveskift, så den termiske løsning bør vurderes allerede under hardware-designet i stedet for først efter opstart.
• Pintildelingsgennemgang: Kontroller alle MIPI-, DVP-, I2C-, MCLK- og GPIO-tildelinger for konflikter ved fælles funktioner.

Software og billedbehandlingspipeline

• Hardwareacceleration: RK3576 indeholder en RGA 2D-grafikaccelerator til operationer såsom billedformatkonvertering (f.eks. YUV til RGB), skalering og rotation. Ved brug af RGA i stedet for CPU-baseret behandling kan CPU-belastningen reduceres betydeligt, hvilket er afgørende for at opretholde stabil drift ved høje billedhastigheder, f.eks. 1080p ved 30 fps.
• NPU-datastrømsplanlægning: Når en AI-model kører på RK3576's integrerede 6 TOPS NPU, er en typisk rute billedoptagelse fra kamera, ISP-behandling, RGA-formatkonvertering og skalering, NPU-inferens samt visning på display. Latensen på hvert trin skal vurderes under systemdesignet for at sikre, at det færdige produkt opfylder sine realtidsmål.

De følgende referencekonfigurationer illustrerer, hvordan de tilgængelige kameragrænseflader kan allokeres til flere almindelige anvendelser.