RK3576-kamerasonssensorkompatibilitetsguide: Vad som måste bekräftas innan hårdvarudesignet påbörjas

För val av kamerasonssensor och hårdvarudesign på RK3576-plattformen måste flera avgörande punkter fastställas innan schemat utvecklas. Dessa beslut påverkar direkt bildkvaliteten och möjligheten att genomföra hårdvarudesignen.

RK3576 CSI/PHY och ISP-begränsningar

RK3576 erbjuder en flexibel kameragränssnittsarkitektur, men konfigurationen måste planeras kring projektets krav redan från början.

Gränssnittsstöd: SoC:n stödjer både MIPI CSI-2 och DVP-kameragränssnitt, där MIPI CSI-2 ger de främsta fördelarna för nuvarande design.

RK3576 tillhandahåller ett C/D-PHY-gränssnitt med upp till fyra kanaler samt två D-PHY-gränssnitt. De tillgängliga PHY-resurserna kan konfigureras antingen som två 4-kanals D-PHY-portar eller som fyra 2-kanals D-PHY-portar. Detta gör flerkameradesign möjlig, inklusive flervynssystem som ofta används i säkerhets- och robotikapplikationer.

Noter:

• För en design med flera kameror bör PHY- och kanalresurser tilldelas tidigt. En enskild sensor kan inte sträcka sig över två PHY:er.
• En RK3576 CSI-port kan konfigureras som C-PHY eller D-PHY. I D-PHY-läge stöder den upp till 4,5 Gbps per kanal; i C-PHY-läge stöder den upp till 2,5 Gsps per trio. De återstående D-PHY-kanalerna stöder upp till 2,5 Gbps per kanal. En praktisk hårdvarudesign bör ha ca 20 % bandbredd i reserv. När den effektiva datatakten närmar sig eller överskrider gränsen för gränssnittet ökar risken för korrupta bilder, borttappade bilder och andra bildfel.
• SoC:n stöder även ett parallellt DVP-kameragränssnitt för äldre, lägreupplösta sensorer. Eftersom DVP- och MIPI-funktioner delar vissa kontakter måste kontakttilldelningen fastställas tillräckligt tidigt för att undvika resurskonflikter.

RK3576 ISP-specifikationer och bearbetningsgränser

• RK3576 integrerar en enda hårdvarubaserad ISP-motor som stödjer bildbehandling upp till 16 MP och en HDR-dynamikomfattning upp till 120 dB. I ett flerkamerasystem innebär dock routning av flera RAW-strömmar genom ISP att den sammansatta upplösningen och den effektiva bildfrekvensen begränsas både av ISP-kapaciteten och MIPI CSI-2-mottagningsbandbredden. Om sensorerna genererar YUV direkt och kringgår ISP flyttas de huvudsakliga begränsningarna till MIPI-gränssnittets bandbredd och minnesbandbredden.

Exempel på flerkamerakonfiguration: 1 × 8 MP (4K vid 30 bilder per sekund) + 2 × 2 MP (1080p vid 30 bilder per sekund).

• Flerkameraapplikationer kräver också ett tidigt beslut om bildramsynkronisering. Multivynsinspelning och stereoräckviddsmätning kan kräva hårdvarubaserad VSYNC-synkronisering. Bekräfta om hårdvarusynkronisering kommer att aktiveras och om SoC har tillräckligt med externa utlösningskontakter för det planerade antalet kameror.

Kontrolllista för sensorsval

• Utdatagränssnitt och läge: Bekräfta MIPI CSI-2 eller DVP, samt antalet MIPI-kanaler (1, 2 eller 4 kanaler).
• Dataformat: På RK3576-plattformen stöder VICAP-ingången RAW, RGB888 och utvalda YUV-format. Den inbyggda ISP:n behandlar RAW-data och konverterar dem till YUV för den nedströmsriktade datapipelinjen. RGB- och YUV-strömmar som fångas direkt passerar inte genom ISP:n.
• Upplösning och bildfrekvens: Kontrollera kraven för varje enskild sensor, och verifiera sedan den kombinerade driftläget när flera kameror körs samtidigt. Den totala arbetsbelastningen måste förbli inom ISP:s gräns för realtidsbearbetning.
• Kompatibilitet för spänningsmatning: En typisk sensor använder tre spänningskällor: AVDD för den analoga kretsen, DVDD för den digitala kärnan och DOVDD för I/O-spänningsnivån. RK3576 MIPI PHY använder en fast 1.8 V-spänningskälla, så en 1.8 V-sensor-DOVDD föredras vanligtvis. Om sensorns DOVDD-nivå inte stämmer överens med värdens I2C I/O-nivå kan en nivåomvandlare läggas till på den lågfrekventa styrbussen. Placera inte en extern nivåomvandlare på de höghastighetsdifferentiella MIPI-signalerna. Hårdvaran måste följa den strömföringsordning för inkoppling och urkoppling som tillverkaren av sensorn har specificerat. Programvaruinitieringen är beroende av denna ordning; felaktig tidsinställning kan förhindra att sensorn initieras eller genererar en bild. Topppströmmen på AVDD, DVDD och DOVDD måste också beräknas så att varje inbyggd LDO har tillräcklig kapacitet och konstruktionsmarginal.
• Kontrollbuss: Bekräfta sensorns I2C-adress. För ett flerkamerasystem planera hur dubblettadresser hanteras, antingen genom att ändra adresser i programvaran där det stöds eller genom att använda en extern I2C-omkopplare.
• Klockingång: RK3576 tillhandahåller flera oberoende konfigurerbara sensor-MCLK-utgångar. Varje klocka genereras från en intern SoC-källa och dirigeras till sensorn via en multiplexad GPIO; varje utgång kan aktiveras och konfigureras separat. Det typiska programvarukonfigurerbara intervallet för en MCLK är 6–48 MHz. Om en sensor kräver en klockfrekvens utanför detta intervall ska en dedikerad extern oscillator användas. Vid flerkameradesigner måste även pin-multiplexningskonflikter kontrolleras.
• Ström- och värmedesign: Sensorer med hög upplösning och hög bildfrekvens drar mer ström. Utvärdera strömbelastningen på kortnivå och produktens värmeledningsväg innan hårdvaran färdigställs.
• Linse, IR-cut-filter och belysningskontroll: Bekräfta att tillräckligt med GPIO-resurser är tillgängliga för varje krävd aktuator och drivrutin.
• HDR-lägekompatibilitet: RK3576 stödjer DOL HDR, stegvis HDR och flerram-HDR. Innan du väljer en sensor bör du bekräfta att dess HDR-dataformat och tidsinställningar är kompatibla med RK3576:s ISP och VICAP.

Börja, om möjligt, med en sensor som redan har validerats av plattformens gemenskap eller modulleverantören. Detta kan kraftigt minska risken för drivrutinsutveckling och systemstart.

Sensorer som vi redan har integrerat inkluderar Sony IMX415 (8 MP), IMX566 (8 MP), IMX678 (8 MP), IMX464 (4,1 MP) och IMX662 (2 MP), samt onsemi AR0234 (2,3 MP) och OMNIVISION OG02C1B (2 MP). Om ditt projekt kräver en annan bildsensor kontakta [email protected] för att diskutera anpassad integration och justering.

Viktiga punkter för PCB-design

• MIPI CSI-routning: Ställ in differentiell impedans till 100 ohm ±10 %. Håll längdskillnaden mellan P- och N-ledningarna i varje differentiellt par under 5 mil och håll skillnaden mellan banorna inom samma CSI-port under 200 mil. Rikta MIPI-signaler bort från höghastighetsklockor, DDR och strömförande kraftspår. Rita inte dem över sprickor i referensplanet. Håll spåren så korta som möjligt, helst under 15 cm; ju längre routningen är, desto lägre blir den maximala datatakt som kan upprätthållas pålitligt.
• MCLK är en höghastighetsklocka med enkeländad signal. Behåll avstånd från MIPI:s differentiella par och undvik långa parallella sträckor för att minska korspåverkan.
• Håll höghastighets-MIPI-rutter borta från starka bruskällor, t.ex. switchade kraftförsörjningar och DDR-bussar, och tillhandahåll effektiv skärmning och jordning där layouten kräver det.
• Strömfiltrering: Placera avkopplingskondensatorer på 0,1 µF och 1 µF nära varje sensors strömförsörjningspinne. En ferritperla kan läggas till på AVDD för att isolera den analoga spänningsrailen från digitala kretsars brus.
• Högupplösningsförmåga sensorer som arbetar vid höga bildfrekvenser kan avge betydlig effekt. Ökad temperatur kan öka bildbruset och orsaka färgskift, så den termiska lösningen bör utvärderas under hårdvarukonstruktionen snarare än efter igångkörning.
• Granskning av pinmultiplexning: Kontrollera alla MIPI-, DVP-, I2C-, MCLK- och GPIO-tilldelningar för konflikter mellan delade funktioner.

Mjukvara och bildbehandlingspipeline

• Maskinell acceleration: RK3576 inkluderar en RGA 2D-grafikaccelerator för operationer såsom bildformatkonvertering (till exempel YUV till RGB), skalning och rotation. Att använda RGA istället för CPU-baserad bearbetning kan minska CPU-belastningen avsevärt och är viktigt för att upprätthålla stabil drift vid hög bildfrekvens, till exempel 1080p vid 30 fps.
• NPU-dataflödesplanering: När en AI-modell körs på RK3576:s integrerade 6 TOPS NPU följer den vanliga vägen kamerainspelning, ISP-bearbetning, RGA-formatkonvertering och skalning, NPU-inferens samt visningsutdata. Latensen i varje steg bör utvärderas under systemdesignen för att säkerställa att den fullständiga produkten uppfyller sitt realtidsmål.

Följande referenskonfigurationer illustrerar hur de tillgängliga kameragränssnitten kan allokeras för flera vanliga applikationer.