RK3576 kamerás érzékelő kompatibilitási útmutató: Mit kell ellenőrizni a hardverterv elkészítése előtt

A kamerás érzékelő kiválasztása és a hardverterv elkészítése az RK3576 platformon során számos kritikus kérdést el kell dönteni a sématerv készítésének megkezdése előtt. Ezek a döntések közvetlenül befolyásolják a képminőséget és a hardverterv megvalósíthatóságát.

RK3576 CSI/PHY és ISP-korlátozások

Az RK3576 rugalmas kamerainterfész-architektúrát kínál, de a konfigurációt a projekt igényei alapján kell tervezni már a kezdetektől fogva.

Interfész-támogatás: Az SoC támogatja mind a MIPI CSI-2, mind a DVP kamerainterfészeket, ahol a MIPI CSI-2 nyújtja a fő előnyt a jelenlegi tervek számára.

Az RK3576 egy C/D-PHY interfészt biztosít legfeljebb négy sávval, valamint két D-PHY interfészt. A rendelkezésre álló PHY-erőforrások konfigurálhatók két darab 4-sávos D-PHY portként vagy négy darab 2-sávos D-PHY portként. Ez lehetővé teszi többkamerás rendszerek kialakítását, beleértve a biztonsági és robotikai alkalmazásokban gyakran használt többnézőpontos rendszereket.

Megjegyzések:

• Többkamerás tervezés esetén a PHY- és csatornaerőforrásokat korán hozzá kell rendelni. Egyetlen érzékelő nem terjedhet ki két PHY-ra.
• Az RK3576 egyik CSI-portja konfigurálható C-PHY- vagy D-PHY-módra. D-PHY-módban csatornánként legfeljebb 4,5 Gbps adatátviteli sebességet támogat; C-PHY-módban triónként legfeljebb 2,5 Gsps-t. A többi D-PHY-csatorna csatornánként legfeljebb 2,5 Gbps-ot támogat. A gyakorlati hardvertervezésnek kb. 20%-os sávszélességet kell fenntartania. Amikor az effektív adatátviteli sebesség eléri vagy meghaladja az interfész korlátját, torzított képkockák, eldobott képkockák és egyéb képhibák valószínűsége nő.
• Az SoC támogatja a régi, alacsonyabb felbontású érzékelőkhöz szükséges párhuzamos DVP-kamerainterfészt is. Mivel a DVP- és MIPI-funkciók néhány tűt megosztanak, a tű-hozzárendelést korán, ütközésmentesen kell véglegesíteni.

RK3576 ISP-specifikációk és feldolgozási korlátok

• Az RK3576 egyetlen hardveres ISP-motort integrál, amely támogatja a képfeldolgozást legfeljebb 16 MP-ig és akár 120 dB-es HDR dinamikatartománnyal. Többkamerás rendszerben azonban több RAW adatfolyam átirányítása az ISP-n keresztül azt jelenti, hogy a kombinált felbontás és az effektív képkockasebesség mind az ISP kapacitásától, mind az MIPI CSI-2 fogadási sávszélességtől függ. Ha a szenzorok közvetlenül YUV formátumban bocsátják ki az adatot, és kihagyják az ISP-t, akkor a fő korlátozó tényezők az MIPI interfész sávszélessége és a memória sávszélessége lesznek.

Példa többkamerás konfigurációra: 1 × 8 MP (4K, 30 fps) + 2 × 2 MP (1080p, 30 fps).

• A többkamerás alkalmazások esetében korai döntést kell hozni a képkocka-szinkronizációról. A több nézetből való rögzítés és a sztereó távolságmérés hardveres VSYNC szinkronizációt igényelhet. Erősítsük meg, hogy a hardveres szinkronizáció engedélyezve lesz-e, és hogy az SoC rendelkezik-e elegendő külső trigger tűppel a tervezett kamerák számához.

Szenzorválasztási ellenőrzőlista

• Kimeneti interfész és mód: Erősítsük meg az MIPI CSI-2 vagy a DVP használatát, valamint az MIPI csatornák számát (1, 2 vagy 4 csatorna).
• Adatformátum: A RK3576 platformon a VICAP bemenet támogatja a RAW, az RGB888 és kiválasztott YUV formátumokat. A beépített ISP feldolgozza a RAW adatokat, és YUV formátumba konvertálja őket a folyamat további szakaszai számára. Az RGB és YUV formátumú, közvetlenül rögzített adatfolyamok nem haladnak át az ISP-n.
• Felbontás és képkockasebesség: Ellenőrizze az egyes szenzorok követelményeit, majd érvényesítse a kombinált működési módot, amikor több kamera egyszerre fut. A teljes terhelésnek az ISP valós idejű feldolgozási korlátján belül kell maradnia.
• Teljesítményvezeték-kompatibilitás: Egy tipikus érzékelő három feszültségforrást használ: AVDD az analóg áramkörökhöz, DVDD a digitális maghoz és DOVDD az I/O feszültségszinthez. Az RK3576 MIPI PHY fix 1,8 V-os tápfeszültséget használ, ezért általában a 1,8 V-os érzékelő DOVDD-t részesítik előnyben. Ha az érzékelő DOVDD-szintje nem egyezik meg a gazda I2C I/O szintjével, akkor egy szintátalakítót lehet hozzáadni az alacsony sebességű vezérlőbuszra. Ne helyezzen el külső szintátalakítót a nagysebességű MIPI differenciális jeleken. A hardvernek követnie kell az érzékelő gyártója által megadott bekapcsolási és kikapcsolási sorrendet. A szoftveres inicializálás ezen sorrendtől függ; helytelen időzítés megakadályozhatja az érzékelő inicializálását vagy képalkotását. Az AVDD, DVDD és DOVDD csúcsáramának kiszámítása is szükséges, hogy minden fedélzeti LDO rendelkezzen elegendő teljesítménnyel és tervezési tartalékkal.
• Vezérlőbusz: Erősítse meg a szenzor I2C-címét. Többkamerás rendszer esetén tervezze meg, hogyan kezeli a duplikált címeket – szoftveresen módosítva a címeket (ahol támogatott) vagy külső I2C-kapcsoló használatával.
• Órajel-bemenet: Az RK3576 több, függetlenül konfigurálható szenzor-MCLK kimenetet biztosít. Mindegyik órajel egy belső SoC-órajelforrásból származik, és multiplexelt GPIO-n keresztül jut el a szenzorhoz; minden kimenet külön engedélyezhető és konfigurálható. Egy MCLK szokásos szoftveres konfigurálható tartománya 6–48 MHz. Ha egy szenzor azon kívüli órajelre van szüksége, használjon dedikált külső oszcillátort. A többkamerás tervek esetében ellenőrizni kell a PIN-multiplexelési ütközéseket is.
• Tápellátás és hőkezelés: A nagy felbontású, magas képkocka-sebességű szenzorok több teljesítményt igényelnek. Értékelje a nyomtatott áramkör szintjén fellépő teljesítményterhelést és a termék hőelvezetési útvonalát a hardver véglegesítése előtt.
• Lencse, IR-vágószűrő és megvilágító vezérlése: Győződjön meg arról, hogy elegendő GPIO-erőforrás áll rendelkezésre minden szükséges meghajtóhoz és aktuátorhoz.
• HDR-mód kompatibilitása: Az RK3576 támogatja a DOL HDR-t, a lépcsőzetes HDR-t és a többképkockás HDR-t. A szenzor kiválasztása előtt ellenőrizze, hogy az HDR-adatformátuma és időzítése kompatibilis az RK3576 ISP-jével és VICAP-jével.

Amennyire lehetséges, kezdjen olyan szenzorral, amelyet már érvényesített a platformközösség vagy a modulbeszállító. Ez jelentősen csökkentheti a meghajtófejlesztés és az indítás kockázatát.

Már integrált szenzoraink közé tartoznak a Sony IMX415 (8 MP), IMX566 (8 MP), IMX678 (8 MP), IMX464 (4,1 MP) és IMX662 (2 MP), valamint az onsemi AR0234 (2,3 MP) és az OMNIVISION OG02C1B (2 MP). Ha projektje más képszenzort igényel, lépjen kapcsolatba a [email protected] címre egyedi integráció és hangolás tárgyában.

A nyomtatott áramkör tervezésének kulcsfontosságú pontjai

• MIPI CSI útválasztás: A differenciális impedanciát 100 ohmra ±10%-kal kell beállítani. Minden differenciális párban a P/N hosszkülönbség legyen 5 mil-nél kisebb, és ugyanazon CSI porton belüli sávok közötti hosszkülönbség legyen 200 mil-nél kisebb. Az MIPI jeleket távolítsa el a nagysebességű órajelvezetékektől, a DDR-től és a nagyáramú tápfeszültség-vezetékektől. Ne vezesse át őket a referencia sík szakadásain. A vezetékek legyenek minél rövidebbek, lehetőleg 15 cm alatt; minél hosszabb az útvonal, annál alacsonyabb a megbízhatóan fenntartható maximális adatátviteli sebesség.
• Az MCLK egy nagysebességű, egyszeres végű órajel. Tartsa távol az MIPI differenciális pároktól, és kerülje a hosszú párhuzamos vezetési szakaszokat a kereszthatás csökkentése érdekében.
• A nagysebességű MIPI vezetékeket távolítsa el erős zajforrásoktól, például kapcsolóüzemű tápegységektől és DDR buszoktól, és biztosítson megfelelő árnyékolást és földelést ott, ahol a nyomtatott áramkör-elrendezés ezt megköveteli.
• Teljesítmény-szűrés: Helyezzen 0,1 µF-os és 1 µF-os elválasztó kondenzátorokat mindegyik érzékelő tápfeszültség-csatornájához közel. Az AVDD-re egy ferrit gyűrűt is elhelyezhet, hogy elszigetelje az analóg feszültségvezetéket a digitális áramkörök zajától.
• Nagyon magas felbontású érzékelők nagy képkockasebességgel működve jelentős teljesítményt tudnak disszipálni. A hőmérséklet emelkedése növelheti a kép zaját és színeltolódást okozhat, ezért a hőkezelési megoldást már a hardvertervezés során, nem pedig a rendszer üzembe helyezését követően kell értékelni.
• Tűk többfunkciós használatának átvizsgálata: Ellenőrizze az összes MIPI-, DVP-, I2C-, MCLK- és GPIO-kiosztást funkciómegosztási ütközések szempontjából.

Szoftver és képfeldolgozó folyamat

• Hardveres gyorsítás: Az RK3576 tartalmaz egy RGA 2D grafikus gyorsítót, amely olyan műveletekhez használható, mint a képformátum-átalakítás (például YUV-ból RGB-be), méretezés és forgatás. Az RGA használata a CPU-alapú feldolgozás helyett jelentősen csökkentheti a CPU terhelést, és fontos a stabil, magas képkockasebesség fenntartásához, például 1080p felbontásnál 30 fps-es sebességnél.
• NPU-adatfolyam-tervezés: Amikor egy mesterséges intelligencia-modell a RK3576 integrált, 6 TOPS teljesítményű NPU-ján fut, a tipikus folyamat a következő: kamerabillentyűzés, ISP-feldolgozás, RGA formátumátalakítás és méretezés, NPU-következtetés, valamint kijelzőkimenet. A rendszertervezés során minden szakasz késleltetését értékelni kell annak biztosítására, hogy a teljes termék megfeleljen a valós idejű célkitűzésnek.

Az alábbi referencia-konfigurációk bemutatják, hogyan lehet az elérhető kamerainterfészeket több gyakori alkalmazás esetén lefoglalni.