Panduan Keserasian Sensor Kamera RK3576: Apa yang Perlu Disahkan Sebelum Reka Bentuk Peranti Keras

Bagi pemilihan sensor kamera dan reka bentuk peranti keras pada platform RK3576, beberapa perkara kritikal mesti ditetapkan sebelum kerja skematik bermula. Keputusan ini secara langsung mempengaruhi prestasi imej dan kebolehlaksanaan reka bentuk peranti keras.

Had Pembatasan CSI/PHY dan ISP RK3576

RK3576 menawarkan arkitektur antara muka kamera yang fleksibel, tetapi konfigurasinya perlu dirancang mengikut keperluan projek sejak dari awal.

Sokongan antara muka: SoC menyokong kedua-dua antara muka kamera MIPI CSI-2 dan DVP, dengan MIPI CSI-2 memberikan kelebihan utama untuk reka bentuk semasa.

RK3576 menyediakan satu antara muka C/D-PHY dengan sehingga empat saluran, serta dua antara muka D-PHY. Sumber PHY yang tersedia boleh dikonfigurasikan sebagai dua port D-PHY 4-saluran atau empat port D-PHY 2-saluran. Ini membolehkan reka bentuk berbilang kamera, termasuk sistem pandangan berbilang yang biasa digunakan dalam aplikasi keselamatan dan robotik.

Nota:

• Bagi reka bentuk berbilang kamera, tetapkan sumber PHY dan saluran lebih awal. Satu sensor tunggal tidak boleh merentasi dua PHY.
• Satu port CSI RK3576 boleh dikonfigurasikan sebagai C-PHY atau D-PHY. Dalam mod D-PHY, ia menyokong sehingga 4.5 Gbps setiap saluran; dalam mod C-PHY, ia menyokong sehingga 2.5 Gsps setiap trio. Saluran D-PHY yang tinggal menyokong sehingga 2.5 Gbps setiap saluran. Reka bentuk perkakasan praktikal harus mengekalkan ruang lebar jalur sekitar 20% sebagai cadangan. Apabila kadar data berkesan menghampiri atau melebihi had antara muka, bingkai rosak, bingkai terbuang, dan kecacatan imej lain menjadi lebih berkemungkinan.
• SoC ini juga menyokong antara muka kamera DVP selari untuk sensor lama berketepatan rendah. Oleh kerana fungsi DVP dan MIPI berkongsi beberapa pin, penugasan pin mesti ditetapkan lebih awal untuk mengelakkan konflik sumber.

Spesifikasi ISP RK3576 dan Had Pemprosesan

• RK3576 mengintegrasikan satu enjin ISP perkakasan tunggal yang menyokong pemprosesan imej sehingga 16 MP dan julat dinamik HDR sehingga 120 dB. Walau bagaimanapun, dalam sistem pelbagai kamera, penghalaan beberapa aliran RAW melalui ISP bermaksud resolusi gabungan dan kadar bingkai berkesan terhad oleh kapasiti ISP serta lebar jalur penerimaan MIPI CSI-2. Jika sensor mengeluarkan YUV secara langsung dan melangkau ISP, had utama berpindah kepada lebar jalur antara muka MIPI dan lebar jalur memori.

Contoh konfigurasi pelbagai kamera: 1 x 8 MP (4K pada 30 fps) + 2 x 2 MP (1080p pada 30 fps).

• Aplikasi pelbagai kamera juga memerlukan keputusan awal mengenai penyegerakan bingkai. Pengambilan pelbagai pandangan dan penentuan jarak stereo mungkin memerlukan penyegerakan VSYNC perkakasan. Sahkan sama ada penyegerakan perkakasan akan diaktifkan dan sama ada SoC mempunyai cukup pin picuan luaran untuk bilangan kamera yang dirancang.

Senarai Semak Pemilihan Sensor

• Antara muka keluaran dan mod: Sahkan MIPI CSI-2 atau DVP, serta bilangan landasan MIPI (1, 2, atau 4 landasan).
• Format data: Pada platform RK3576, input VICAP menyokong format RAW, RGB888, dan format YUV yang dipilih. ISP terbina memproses data RAW dan menukarkannya kepada YUV untuk saluran seterusnya. Aliran RGB dan YUV yang ditangkap secara langsung tidak melalui ISP.
• Resolusi dan kadar bingkai: Semak keperluan setiap sensor secara individu, kemudian sahkan mod operasi gabungan apabila beberapa kamera beroperasi serentak. Jumlah beban kerja mesti kekal dalam had pemprosesan masa nyata ISP.
• Kesesuaian rel kuasa: Sensor lazim menggunakan tiga bekalan kuasa: AVDD untuk litar analog, DVDD untuk teras digital, dan DOVDD untuk aras voltan I/O. Fizikal MIPI RK3576 menggunakan bekalan tetap 1.8 V, maka DOVDD sensor 1.8 V biasanya lebih disukai. Jika aras DOVDD sensor tidak sepadan dengan aras I/O I2C hos, pemindah aras boleh ditambah pada bas kawalan kelajuan rendah. Jangan pasang pemindah aras luaran pada isyarat berbeza MIPI kelajuan tinggi. Perkakasan mesti mengikuti jujukan hidupkan dan matikan kuasa yang dispesifikasikan oleh pengilang sensor. Pemulaan perisian bergantung pada jujukan tersebut; masa yang tidak betul boleh menghalang sensor daripada dimulakan atau menghasilkan imej. Arus puncak pada AVDD, DVDD, dan DOVDD juga mesti dikira supaya setiap LDO dalaman mempunyai kapasiti dan jarak rekabentuk yang mencukupi.
• Bas kawalan: Sahkan alamat I2C sensor. Bagi sistem berbilang kamera, rancang cara menguruskan alamat yang bertindih, sama ada dengan menukar alamat dalam perisian (jika disokong) atau dengan menggunakan suis I2C luaran.
• Input jam: RK3576 menyediakan beberapa output MCLK sensor yang boleh dikonfigurasikan secara bebas. Setiap jam dijana daripada sumber jam dalaman SoC dan dihantar ke sensor melalui GPIO berpemilih; setiap output boleh diaktifkan dan dikonfigurasikan secara berasingan. Julat yang biasanya boleh dikonfigurasikan secara perisian bagi satu MCLK ialah 6 hingga 48 MHz. Jika sensor memerlukan jam di luar julat tersebut, gunakan osilator luaran khusus. Reka bentuk berbilang kamera juga mesti diperiksa untuk konflik pemilihan pin.
• Reka bentuk kuasa dan haba: Sensor beresolusi tinggi dan kadar bingkai tinggi mengambil lebih banyak kuasa. Nilai beban kuasa pada tahap papan dan laluan haba produk sebelum perkakasan ditetapkan sepenuhnya.
• Kawalan lensa, penapis IR-cut, dan penerangan: Sahkan bahawa sumber GPIO yang mencukupi tersedia untuk setiap aktuator dan pemacu yang diperlukan.
• Kesesuaian mod HDR: RK3576 menyokong HDR DOL, HDR berperingkat, dan HDR berbilang bingkai. Sebelum memilih sensor, sahkan bahawa format data HDR dan penjadualannya sesuai dengan ISP dan VICAP RK3576.

Jika memungkinkan, mulakan dengan sensor yang telah disahkan oleh komuniti platform atau pembekal modul. Ini boleh mengurangkan risiko pembangunan pemacu dan proses pengaktifan secara ketara.

Sensor yang telah kami integrasikan termasuk Sony IMX415 (8 MP), IMX566 (8 MP), IMX678 (8 MP), IMX464 (4.1 MP), dan IMX662 (2 MP), bersama dengan onsemi AR0234 (2.3 MP) dan OMNIVISION OG02C1B (2 MP). Jika projek anda memerlukan sensor imej lain, hubungi [email protected] untuk membincangkan integrasi tersuai dan pelarasan.

Titik Utama untuk Reka Bentuk PCB

• Penghalaan MIPI CSI: Kawal impedans berbeza kepada 100 ohm +/-10%. Jaga agar perbezaan panjang P/N dalam setiap pasangan berbeza kurang daripada 5 mil, dan jaga agar perbezaan panjang antara saluran dalam port CSI yang sama kurang daripada 200 mil. Lalukan isyarat MIPI jauh daripada jam berkelajuan tinggi, DDR, dan jejak kuasa arus tinggi. Jangan lalukan isyarat tersebut merentasi celah pada satah rujukan. Jaga agar jejak sependek mungkin secara praktikal, lebih baik di bawah 15 cm; semakin panjang laluan, semakin rendah kadar data maksimum yang boleh dikekalkan secara boleh percaya.
• MCLK ialah jam satu hujung berkelajuan tinggi. Jaga jarak dari pasangan berbeza MIPI dan elakkan laluan selari yang panjang untuk mengurangkan crosstalk.
• Jaga agar laluan MIPI berkelajuan tinggi jauh daripada sumber hingar kuat seperti bekalan kuasa pensuisan dan bas DDR, serta sediakan perlindungan dan pengebumian yang baik di kawasan susun atur yang memerlukannya.
• Penapisan kuasa: Letakkan kapasitor pengasingan 0.1 uF dan 1 uF berdekatan dengan setiap pin bekalan sensor. Manik ferit boleh ditambah pada AVDD untuk mengasingkan rel analog daripada hingar litar digital.
• Sensor beresolusi tinggi yang beroperasi pada kadar bingkai tinggi boleh membuang kuasa yang ketara. Peningkatan suhu mungkin meningkatkan hingar imej dan menyebabkan anjakan warna; oleh itu, penyelesaian haba perlu dinilai semasa rekabentuk perkakasan, bukan selepas proses pembawaan.
• Semakan pelbagai-fungsi pin: Semak semua tugas MIPI, DVP, I2C, MCLK, dan GPIO bagi konflik fungsi bersama.

Perisian dan Saluran Pemprosesan Imej

• Pemecutan perkakasan: RK3576 termasuk pemecut grafik 2D RGA untuk operasi seperti penukaran format imej (contohnya, YUV kepada RGB), penskalaan, dan putaran. Penggunaan RGA sebagai ganti pemprosesan berbasis CPU boleh mengurangkan beban CPU secara ketara dan penting untuk mengekalkan operasi kadar bingkai tinggi yang stabil, seperti 1080p pada 30 fps.
• Perancangan aliran data NPU: Apabila model AI berjalan pada NPU terpadu RK3576 berkuasa 6 TOPS, laluan tipikal ialah pengambilan kamera, pemprosesan ISP, penukaran format dan penskalaan RGA, inferens NPU, dan output paparan. Kelengahan pada setiap peringkat harus dinilai semasa rekabentuk sistem untuk memastikan keseluruhan produk memenuhi sasaran masa nyata.

Konfigurasi rujukan berikut menggambarkan cara antara muka kamera yang tersedia boleh dialokasikan untuk beberapa aplikasi biasa.