RK3576 कैमरा सेंसर संगतता मार्गदर्शिका: हार्डवेयर डिज़ाइन से पहले क्या पुष्टि करना आवश्यक है

RK3576 प्लेटफ़ॉर्म पर कैमरा सेंसर के चयन और हार्डवेयर डिज़ाइन के लिए, स्कीमैटिक कार्य शुरू करने से पहले कई महत्वपूर्ण बिंदुओं को अंतिम रूप देना आवश्यक है। ये निर्णय सीधे छवि गुणवत्ता और हार्डवेयर डिज़ाइन की संभवता को प्रभावित करते हैं।

RK3576 CSI/PHY और ISP प्रतिबंध

RK3576 एक लचीली कैमरा इंटरफ़ेस वास्तुकला प्रदान करता है, लेकिन इसके कॉन्फ़िगरेशन की योजना परियोजना की आवश्यकताओं के आधार पर शुरुआत से ही बनाई जानी चाहिए।

इंटरफ़ेस समर्थन: SoC MIPI CSI-2 और DVP दोनों कैमरा इंटरफ़ेस का समर्थन करता है, जिनमें MIPI CSI-2 वर्तमान डिज़ाइनों के लिए मुख्य लाभ प्रदान करता है।

RK3576 एक C/D-PHY इंटरफ़ेस (अधिकतम चार लेन) और दो D-PHY इंटरफ़ेस प्रदान करता है। उपलब्ध PHY संसाधनों को दो 4-लेन D-PHY पोर्ट्स या चार 2-लेन D-PHY पोर्ट्स के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। इससे बहु-कैमरा डिज़ाइन संभव हो जाते हैं, जिनमें सुरक्षा और रोबोटिक्स अनुप्रयोगों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले बहु-दृश्य प्रणाली शामिल हैं।

नोट्स:

• बहु-कैमरा डिज़ाइन के लिए, PHY और लेन संसाधनों को शुरुआत में ही असाइन करें। एकल सेंसर दो PHY के बीच विस्तारित नहीं हो सकता है।
• एक RK3576 CSI पोर्ट को C-PHY या D-PHY के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। D-PHY मोड में, यह प्रति लेन अधिकतम 4.5 Gbps का समर्थन करता है; C-PHY मोड में, यह प्रति ट्रियो अधिकतम 2.5 Gsps का समर्थन करता है। शेष D-PHY चैनल प्रति लेन अधिकतम 2.5 Gbps का समर्थन करते हैं। एक व्यावहारिक हार्डवेयर डिज़ाइन में लगभग 20% बैंडविड्थ को आरक्षित रखना चाहिए। जब प्रभावी डेटा दर इंटरफ़ेस सीमा के निकट पहुँचती है या उसे पार कर जाती है, तो विकृत फ्रेम, गिरे हुए फ्रेम और अन्य छवि दोषों की संभावना अधिक हो जाती है।
• SoC में पुराने, कम-रिज़ॉल्यूशन वाले सेंसर के लिए एक समानांतर DVP कैमरा इंटरफ़ेस भी समर्थित है। चूँकि DVP और MIPI के कुछ पिन साझा होते हैं, इसलिए पिन असाइनमेंट को संसाधन संघर्षों से बचने के लिए पर्याप्त समय पर अंतिम रूप देना आवश्यक है।

RK3576 ISP विशिष्टताएँ और प्रोसेसिंग सीमाएँ

• आरके3576 में एकल हार्डवेयर आईएसपी इंजन समाहित है, जो 16 एमपी तक की छवि प्रोसेसिंग और अधिकतम 120 डीबी की एचडीआर गतिशील सीमा का समर्थन करता है। हालाँकि, बहु-कैमरा प्रणाली में, कई रॉ स्ट्रीम को आईएसपी के माध्यम से मार्गनिर्देशित करने का अर्थ है कि संयुक्त रिज़ॉल्यूशन और प्रभावी फ्रेम दर दोनों आईएसपी क्षमता और एमआईपीआई सीएसआई-2 प्राप्ति बैंडविड्थ द्वारा सीमित हो जाती है। यदि सेंसर सीधे वाईयूवी आउटपुट करते हैं और आईएसपी को छोड़ देते हैं, तो मुख्य बाधाएँ एमआईपीआई इंटरफ़ेस बैंडविड्थ और मेमोरी बैंडविड्थ पर स्थानांतरित हो जाती हैं।

बहु-कैमरा कॉन्फ़िगरेशन का उदाहरण: 1 × 8 एमपी (30 फ़्रेम प्रति सेकंड पर 4K) + 2 × 2 एमपी (30 फ़्रेम प्रति सेकंड पर 1080p)।

• बहु-कैमरा अनुप्रयोगों के लिए फ्रेम समकालन पर शुरुआती निर्णय भी आवश्यक होता है। बहु-दृश्य कैप्चर और स्टीरियो रेंजिंग के लिए हार्डवेयर वीसिंक समकालन की आवश्यकता हो सकती है। पुष्टि करें कि क्या हार्डवेयर समकालन सक्षम किया जाएगा और क्या सोसी में नियोजित कैमरा संख्या के लिए पर्याप्त बाह्य ट्रिगर पिन हैं।

सेंसर चयन जाँच सूची

• आउटपुट इंटरफ़ेस और मोड: एमआईपीआई सीएसआई-2 या डीवीपी, साथ ही एमआईपीआई लेन की संख्या (1, 2, या 4 लेन) की पुष्टि करें।
• डेटा प्रारूप: RK3576 प्लेटफ़ॉर्म पर, VICAP इनपुट RAW, RGB888 और चुने हुए YUV प्रारूपों का समर्थन करता है। अंतर्निहित ISP RAW डेटा को संसाधित करता है और इसे डाउनस्ट्रीम पाइपलाइन के लिए YUV में परिवर्तित करता है। सीधे पकड़े गए RGB और YUV स्ट्रीम ISP से नहीं गुज़रते हैं।
• रिज़ॉल्यूशन और फ़्रेम दर: प्रत्येक अलग-अलग सेंसर की आवश्यकताओं की जाँच करें, फिर कई कैमरों के एक साथ संचालन करने पर संयुक्त संचालन मोड की पुष्टि करें। कुल कार्यभार ISP की वास्तविक समय संसाधन सीमा के भीतर बना रहना चाहिए।
• पावर-रेल संगतता: एक सामान्य सेंसर तीन आपूर्तियों का उपयोग करता है— AVDD एनालॉग परिपथ के लिए, DVDD डिजिटल कोर के लिए, और DOVDD आई/ओ वोल्टेज स्तर के लिए। RK3576 MIPI PHY एक निश्चित 1.8 V आपूर्ति का उपयोग करता है, इसलिए सामान्यतः 1.8 V सेंसर DOVDD को वरीयता दी जाती है। यदि सेंसर का DOVDD स्तर होस्ट I2C आई/ओ स्तर से मेल नहीं खाता है, तो कम-गति नियंत्रण बस पर एक स्तर शिफ्टर जोड़ा जा सकता है। उच्च-गति MIPI अवकल संकेतों पर कोई बाह्य स्तर शिफ्टर नहीं लगाना चाहिए। हार्डवेयर को सेंसर निर्माता द्वारा निर्दिष्ट बिजली-चालू और बिजली-बंद क्रम का पालन करना आवश्यक है। सॉफ़्टवेयर प्रारंभीकरण उसी क्रम पर निर्भर करता है; गलत समय पर सेंसर का प्रारंभीकरण या छवि उत्पादन असंभव हो सकता है। AVDD, DVDD और DOVDD पर शिखर धारा की गणना भी करनी आवश्यक है, ताकि प्रत्येक ऑनबोर्ड LDO की पर्याप्त क्षमता और डिज़ाइन सुरक्षा सीमा हो।
• नियंत्रण बस: सेंसर का I2C पता पुष्टि करें। बहु-कैमरा प्रणाली के लिए, डुप्लिकेट पतों को संभालने की योजना बनाएँ—या तो सॉफ़्टवेयर में पते बदलकर (जहाँ समर्थित हो) या बाहरी I2C स्विच का उपयोग करके।
• घड़ी इनपुट: RK3576 कई स्वतंत्र रूप से कॉन्फ़िगर करने योग्य सेंसर MCLK आउटपुट प्रदान करता है। प्रत्येक घड़ी आंतरिक SoC घड़ी स्रोत से उत्पन्न होती है और एक मल्टीप्लेक्स्ड GPIO के माध्यम से सेंसर तक भेजी जाती है; प्रत्येक आउटपुट को अलग से सक्षम और कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। एक MCLK के लिए विशिष्ट सॉफ़्टवेयर-कॉन्फ़िगर करने योग्य सीमा 6 से 48 MHz है। यदि किसी सेंसर को उस सीमा के बाहर घड़ी की आवश्यकता हो, तो समर्पित बाहरी ऑसिलेटर का उपयोग करें। बहु-कैमरा डिज़ाइन में पिन-मल्टीप्लेक्सिंग संघर्षों की भी जाँच करनी चाहिए।
• विद्युत और तापीय डिज़ाइन: उच्च-रिज़ॉल्यूशन, उच्च-फ़्रेम-दर सेंसर अधिक विद्युत खपत करते हैं। हार्डवेयर के अंतिम संस्करण से पहले बोर्ड-स्तरीय विद्युत भार और उत्पाद के तापीय पथ का मूल्यांकन करें।
• लेंस, आईआर-कट फ़िल्टर, और प्रकाश स्रोत नियंत्रण: प्रत्येक आवश्यक एक्चुएटर और ड्राइवर के लिए पर्याप्त जीपीआईओ संसाधन उपलब्ध हैं, यह पुष्टि करें।
• एचडीआर मोड संगतता: आरके3576 डीओएल एचडीआर, स्टैगर्ड एचडीआर, और मल्टी-फ्रेम एचडीआर का समर्थन करता है। कोई सेंसर चुनने से पहले, यह पुष्टि करें कि उसका एचडीआर डेटा प्रारूप और समय संबंध आरके3576 आईएसपी और वीआईकैप के साथ संगत हैं।

जहाँ संभव हो, उस सेंसर से शुरुआत करें जिसे प्लेटफ़ॉर्म समुदाय या मॉड्यूल आपूर्तिकर्ता द्वारा पहले ही सत्यापित कर दिया गया हो। इससे ड्राइवर-विकास और ब्रिंग-अप जोखिम में काफ़ी कमी आ सकती है।

हमारे द्वारा पहले से एकीकृत किए गए सेंसरों में सोनी आईएमएक्स415 (8 एमपी), आईएमएक्स566 (8 एमपी), आईएमएक्स678 (8 एमपी), आईएमएक्स464 (4.1 एमपी), और आईएमएक्स662 (2 एमपी), साथ ही ऑनसेमी एआर0234 (2.3 एमपी) और ओम्नीविज़न ओजी02सी1बी (2 एमपी) शामिल हैं। यदि आपकी परियोजना के लिए कोई अन्य छवि सेंसर आवश्यक है, तो कस्टम एकीकरण और ट्यूनिंग पर चर्चा करने के लिए [email protected] पर संपर्क करें।

पीसीबी डिज़ाइन के लिए मुख्य बिंदु

• एमआईपीआई सीएसआई मार्गनिर्देश: अंतर-प्रतिबाधा को १०० ओम ±१०% पर नियंत्रित करें। प्रत्येक अंतर-युग्म के भीतर पी/एन लंबाई असमानता ५ मिल से कम रखें, और एक ही सीएसआई पोर्ट के भीतर लेन-टू-लेन असमानता २०० मिल से कम रखें। एमआईपीआई संकेतों को उच्च-गति घड़ी, डीडीआर और उच्च-धारा शक्ति ट्रेसेज से दूर मार्गित करें। उन्हें संदर्भ तल में विभाजनों के पार न ले जाएँ। ट्रेसेज को यथासंभव छोटा रखें, जितना संभव हो उतना १५ सेमी से कम; मार्ग जितना लंबा होगा, अधिकतम डेटा दर उतनी ही कम होगी जिसे विश्वसनीय रूप से बनाए रखा जा सकता है।
• एमसीएलके एक उच्च-गति एकल-समाप्त घड़ी है। एमआईपीआई अंतर-युग्मों से दूरी बनाए रखें और क्रॉसटॉक को कम करने के लिए लंबे समानांतर चलने से बचें।
• उच्च-गति एमआईपीआई मार्गों को स्विचिंग शक्ति आपूर्तियों और डीडीआर बस जैसे प्रबल शोर स्रोतों से दूर रखें, और जहाँ लेआउट इसकी आवश्यकता करे, ध्वनि कवरेज और ग्राउंडिंग प्रदान करें।
• शक्ति फ़िल्टरिंग: प्रत्येक सेंसर के आपूर्ति पिन के निकट 0.1 माइक्रोफैराड और 1 माइक्रोफैराड के डीकपलिंग कैपेसिटर लगाएँ। एनालॉग रेल को डिजिटल-सर्किट के शोर से अलग करने के लिए AVDD पर फेराइट बीड जोड़ा जा सकता है।
• उच्च फ़्रेम दर पर काम करने वाले उच्च-रिज़ॉल्यूशन सेंसर काफी शक्ति का अपव्यय कर सकते हैं। तापमान में वृद्धि से छवि शोर में वृद्धि हो सकती है और रंग विस्थापन उत्पन्न हो सकता है, इसलिए तापीय समाधान का मूल्यांकन हार्डवेयर डिज़ाइन के दौरान किया जाना चाहिए, न कि ब्रिंग-अप के बाद।
• पिन-मल्टीप्लेक्सिंग समीक्षा: MIPI, DVP, I2C, MCLK और GPIO असाइनमेंट्स में साझा-कार्य संघर्षों की जाँच करें।

सॉफ़्टवेयर और छवि-प्रोसेसिंग पाइपलाइन

• हार्डवेयर त्वरण: RK3576 में RGA 2D ग्राफ़िक्स एक्सेलरेटर शामिल है, जो छवि-प्रारूप परिवर्तन (जैसे YUV से RGB), स्केलिंग और घुमाव जैसे कार्यों के लिए उपयोग किया जाता है। CPU-आधारित प्रोसेसिंग के बजाय RGA का उपयोग करने से CPU लोड में काफी कमी आती है, जो उच्च-फ़्रेम दर के स्थिर संचालन—जैसे 1080p पर 30 fps—को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।
• एनपीयू डेटा-फ्लो योजना: जब कोई एआई मॉडल आरके3576 के एकीकृत 6 टॉप्स एनपीयू पर चलता है, तो एक सामान्य पथ कैमरा कैप्चर, आईएसपी प्रोसेसिंग, आरजीए फॉरमैट परिवर्तन और स्केलिंग, एनपीयू इन्फरेंस और डिस्प्ले आउटपुट होता है। सिस्टम डिज़ाइन के दौरान प्रत्येक चरण में लेटेंसी का मूल्यांकन किया जाना चाहिए ताकि पूर्ण उत्पाद अपने रियल-टाइम लक्ष्य को पूरा कर सके।

निम्नलिखित संदर्भ विन्यास दर्शाते हैं कि उपलब्ध कैमरा इंटरफ़ेस को कई सामान्य अनुप्रयोगों के लिए कैसे आवंटित किया जा सकता है।