RK3576 کیمرہ سینسر مطابقت گائیڈ: ہارڈ ویئر ڈیزائن سے پہلے تصدیق کرنے کی باتیں

RK3576 پلیٹ فارم پر کیمرہ سینسر کے انتخاب اور ہارڈ ویئر ڈیزائن کے لیے، اسکیمیٹک کام شروع کرنے سے پہلے کئی اہم نکات طے کرنا ضروری ہوتا ہے۔ یہ فیصلے براہ راست تصویر کی کوالٹی اور ہارڈ ویئر ڈیزائن کی عملی صلاحیت کو متاثر کرتے ہیں۔

RK3576 CSI/PHY اور ISP کی پابندیاں

RK3576 ایک لچکدار کیمرہ انٹرفیس آرکیٹیکچر پیش کرتا ہے، لیکن اس کی ترتیب منصوبہ بندی کو منصوبے کی ضروریات کے مطابق ابتدا سے ہی کرنا ضروری ہوتا ہے۔

انٹرفیس کی سہولت: SoC دونوں MIPI CSI-2 اور DVP کیمرہ انٹرفیسز کی حمایت کرتا ہے، جس میں موجودہ ڈیزائنز کے لیے MIPI CSI-2 کا بنیادی فائدہ ہوتا ہے۔

آرک 3576 ایک سی/ڈی-فِزِکل لینے کا انٹرفیس فراہم کرتا ہے جس میں زیادہ سے زیادہ چار لینے ہو سکتے ہیں، اور دو ڈی-فِزِکل انٹرفیسز۔ دستیاب فِزِکل وسائل کو دو 4-لینے والے ڈی-فِزِکل پورٹس یا چار 2-لینے والے ڈی-فِزِکل پورٹس کے طور پر ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ اس سے متعدد کیمرے کے ڈیزائن ممکن ہوتے ہیں، بشمول سیکورٹی اور روبوٹکس کے درخواستوں میں عام طور پر استعمال ہونے والے متعدد نظارہ نظام۔

نوٹ:

• متعدد کیمرے کے ڈیزائن کے لیے، فِزِکل اور لینے کے وسائل کو ابتدائی مرحلے میں تفویض کریں۔ ایک واحد سینسر دو فِزِکل انٹرفیسز کے درمیان تقسیم نہیں ہو سکتا۔
• آرک 3576 کا ایک سی ایس آئی پورٹ سی-فِزِکل یا ڈی-فِزِکل کے طور پر ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ ڈی-فِزِکل موڈ میں، یہ فی لینے زیادہ سے زیادہ 4.5 گیگا بٹ فی سیکنڈ کی حمایت کرتا ہے؛ جبکہ سی-فِزِکل موڈ میں، یہ فی ٹریو زیادہ سے زیادہ 2.5 گیگا سیمپلز فی سیکنڈ کی حمایت کرتا ہے۔ باقی ڈی-فِزِکل چینلز فی لینے زیادہ سے زیادہ 2.5 گیگا بٹ فی سیکنڈ کی حمایت کرتے ہیں۔ عملی ہارڈ ویئر ڈیزائن میں تقریباً 20 فیصد بینڈ وڈت کو محفوظ رکھنا چاہیے۔ جب مؤثر ڈیٹا رفتار انٹرفیس کی حد کے قریب پہنچ جاتی ہے یا اس سے تجاوز کر جاتی ہے، تو خراب فریمز، گرے ہوئے فریمز اور دیگر تصویری خرابیاں زیادہ امکانی ہو جاتی ہیں۔
• سو سی بھی ورثے کے طور پر استعمال ہونے والے، کم وضاحت کے سینسرز کے لیے متوازی ڈی وی پی کیمرہ انٹرفیس کی حمایت کرتا ہے۔ چونکہ ڈی وی پی اور مائی پی آئی کے افعال کچھ پن کو شیئر کرتے ہیں، اس لیے وسائل کے تنازعات سے بچنے کے لیے پن کا تعین جلد از جلد مکمل کرنا ضروری ہے۔

آر کے 3576 آئی ایس پی کی خصوصیات اور پروسیسنگ کی حدیں

• آر کے 3576 ایک واحد ہارڈ ویئر آئی ایس پی انجن کو ضم کرتا ہے جو 16 ایم پی تک تصویر کی پروسیسنگ اور زیادہ سے زیادہ 120 ڈی بی کے ایچ ڈی آر ڈائنامک رینج کی حمایت کرتا ہے۔ تاہم، کثیر کیمرہ نظام میں، کئی رو اسٹریمز کو آئی ایس پی کے ذریعے راؤٹ کرنا یہ معنی رکھتا ہے کہ مشترکہ وضاحت اور موثر فریم رفتار دونوں آئی ایس پی کی گنجائش اور مائی پی آئی سی ایس آئی-2 وصولی بینڈ وڈتھ کے ذریعے محدود ہوتی ہے۔ اگر سینسرز براہ راست یو وائی وی آؤٹ پُٹ کرتے ہیں اور آئی ایس پی کو دور کرتے ہیں تو اہم رکاوٹیں مائی پی آئی انٹرفیس بینڈ وڈتھ اور میموری بینڈ وڈتھ پر منتقل ہو جاتی ہیں۔

کثیر کیمرہ کی مثالی ترتیب: 1 × 8 ایم پی (30 فریم فی سیکنڈ پر 4K) + 2 × 2 ایم پی (30 فریم فی سیکنڈ پر 1080p)۔

• کثیر کیمرہ درجات کے لیے فریم ہم آہنگی کا ابتدائی فیصلہ بھی ضروری ہوتا ہے۔ ملٹی ویو کیپچر اور سٹیریو رینجنگ کے لیے ہارڈ ویئر VSYNC ہم آہنگی کی ضرورت ہو سکتی ہے۔ یہ تصدیق کریں کہ کیا ہارڈ ویئر ہم آہنگی فعال کی جائے گی اور کیا SoC میں منصوبہ بند کیمرہ تعداد کے لیے کافی بیرونی ٹریگر پن موجود ہیں۔

سینسر کے انتخاب کی فہرست

• آؤٹ پُٹ انٹرفیس اور موڈ: MIPI CSI-2 یا DVP کی تصدیق کریں، اور MIPI لین کی تعداد (1، 2، یا 4 لین) بھی۔
• ڈیٹا فارمیٹ: RK3576 پلیٹ فارم پر، VICAP ان پُٹ RAW، RGB888، اور منتخب YUV فارمیٹس کی حمایت کرتا ہے۔ اندرونی ISP RAW ڈیٹا کو پروسیس کرتا ہے اور اسے نیچے کی طرف پائپ لائن کے لیے YUV میں تبدیل کرتا ہے۔ براہ راست کیپچر کردہ RGB اور YUV سٹریمز ISP سے نہیں گزرتیں۔
• وضاحت اور فریم ریٹ: ہر الگ سینسر کی ضروریات کی جانچ کریں، پھر کئی کیمرے ایک ساتھ چلنے کی صورت میں مشترکہ کام کرنے کے موڈ کی توثیق کریں۔ کل کام کا بوجھ ISP کی حقیقی وقت کی پروسیسنگ حد کے اندر ہی رہنا چاہیے۔
• پاور ریل مطابقت: ایک عام سینسر تین طاقت کے ذرائع استعمال کرتا ہے: آنالاگ سرکٹری کے لیے اے وی ڈی ڈی، ڈیجیٹل کور کے لیے ڈی وی ڈی ڈی، اور ان پٹ/آؤٹ پٹ وولٹیج لیول کے لیے ڈی او وی ڈی ڈی۔ آر کے 3576 ایم آئی پی آئی فِزِکل لیئر ایک مستقل 1.8 وولٹ کی فراہمی استعمال کرتا ہے، اس لیے عام طور پر 1.8 وولٹ کا سینسر ڈی او وی ڈی ڈی ترجیح دی جاتی ہے۔ اگر سینسر کا ڈی او وی ڈی ڈی لیول میزبان کے آئی 2 سی ان پٹ/آؤٹ پٹ لیول سے مطابقت نہ رکھتا ہو تو کم رفتار کنٹرول بس پر ایک لیول شفٹر شامل کیا جا سکتا ہے۔ بلند رفتار ایم آئی پی آئی تفریقی سگنلز پر بیرونی لیول شفٹر نہ لگائیں۔ ہارڈ ویئر کو سینسر ساز کی طرف سے درج کردہ بجلی چالو اور بجلی بند کرنے کے ترتیب کی پابندی کرنی ہوگی۔ سافٹ ویئر کی ابتدائی سیٹ اپ اسی ترتیب پر منحصر ہوتی ہے؛ غلط وقت کے ساتھ سینسر کو شروع کرنا یا تصویر پیدا کرنا ناممکن ہو سکتا ہے۔ اے وی ڈی ڈی، ڈی وی ڈی ڈی، اور ڈی او وی ڈی ڈی پر زیادہ سے زیادہ کرنٹ کا حساب بھی لگانا ضروری ہے تاکہ ہر بورڈ پر موجود ایل ڈی او کی کافی گنجائش اور ڈیزائن مارجن ہو۔
• کنٹرول بس: سینسر کا آئی 2 سی ایڈریس تصدیق کریں۔ متعدد کیمرے والے نظام کے لیے، ڈپلیکیٹ ایڈریسز کو سافٹ ویئر میں تبدیل کرنے کے ذریعے (جہاں سپورٹ کیا گیا ہو) یا ایک بیرونی آئی 2 سی سوئچ کا استعمال کرتے ہوئے سنبھالنے کا منصوبہ بنائیں۔
• گھڑی کا ان پٹ: آر کے 3576 میں کئی آزادانہ طور پر کنفیگر ایبل سینسر ایم سی ایل کے آؤٹ پٹس فراہم کیے گئے ہیں۔ ہر گھڑی ایک اندرونی ایس او سی گھڑی کے ذریعے تیار کی جاتی ہے اور ایک ملٹی پلیکسڈ جی پی آئی او کے ذریعے سینسر تک بھیجی جاتی ہے؛ ہر آؤٹ پٹ کو الگ سے چالو اور کنفیگر کیا جا سکتا ہے۔ ایک ایم سی ایل کے لیے عام سافٹ ویئر کنفیگر ایبل حد 6 سے 48 میگا ہرٹز ہے۔ اگر کوئی سینسر اس حد سے باہر گھڑی کی ضرورت رکھتا ہو تو ایک مخصوص بیرونی آسیلیٹر کا استعمال کریں۔ متعدد کیمرے کے ڈیزائن میں پن ملٹی پلیکسنگ کے تنازعات کی بھی جانچ کی جانا ضروری ہے۔
• بجلی اور حرارتی ڈیزائن: اعلیٰ وضاحت اور اعلیٰ فریم ریٹ کے سینسرز زیادہ بجلی کھاتے ہیں۔ ہارڈ ویئر کو حتمی شکل دینے سے پہلے بورڈ سطح کے بجلی کے بوجھ اور مصنوعات کے حرارتی راستے کا جائزہ لیں۔
• لینس، آئی آر کٹ فلٹر، اور روشنی کے کنٹرول: یقینی بنائیں کہ ہر مطلوبہ ایکچو ایٹر اور ڈرائیور کے لیے کافی جی پی آئی او وسائل دستیاب ہیں۔
• ایچ ڈی آر موڈ کی سازگاری: آر کے 3576 ڈی او ایل ایچ ڈی آر، سٹیگرڈ ایچ ڈی آر، اور ملٹی فریم ایچ ڈی آر کی حمایت کرتا ہے۔ کوئی سینسر منتخب کرنے سے پہلے یقینی بنائیں کہ اس کا ایچ ڈی آر ڈیٹا فارمیٹ اور ٹائمِنگ آر کے 3576 آئی ایس پی اور وی آئی کیپ کے ساتھ سازگار ہیں۔

جہاں ممکن ہو، ایک ایسے سینسر سے شروع کریں جسے پلیٹ فارم کمیونٹی یا ماڈیول سپلائر کی طرف سے پہلے ہی تصدیق کر دیا گیا ہو۔ اس سے ڈرائیور ترقی اور بروں اَپ کے خطرے کو کافی حد تک کم کیا جا سکتا ہے۔

ہم نے جن سینسرز کو پہلے ہی ضم کر لیا ہے ان میں سونی آئی ایم ایکس 415 (8 ایم پی)، آئی ایم ایکس 566 (8 ایم پی)، آئی ایم ایکس 678 (8 ایم پی)، آئی ایم ایکس 464 (4.1 ایم پی)، اور آئی ایم ایکس 662 (2 ایم پی) کے علاوہ آن سیمی اے آر 0234 (2.3 ایم پی) اور آمنی ویژن او جی 02 سی 1 بی (2 ایم پی) شامل ہیں۔ اگر آپ کے منصوبے کو کوئی اور امیج سینسر درکار ہو تو کسٹم ضم کرنے اور ٹیوننگ پر بات چیت کے لیے [email protected] پر رابطہ کریں۔

پی سی بی ڈیزائن کے اہم نکات

• MIPI CSI راٹنگ: ڈفرنشل امپیڈنس کو 100 اوم ±10 فیصد پر کنٹرول کریں۔ ہر ڈفرنشل جوڑی میں P/N لمبائی کے درمیان غلطی کو 5 مِل سے کم رکھیں، اور اسی CSI پورٹ کے اندر لین سے لین غلطی کو 200 مِل سے کم رکھیں۔ MIPI سگنلز کو ہائی اسپیڈ گھڑیوں، DDR اور ہائی کرنٹ پاور ٹریسز سے دور راٹ کریں۔ انہیں ریفرنس پلین کے شقّوں کے اوپر سے نہ گزاریں۔ ٹریسز کو جتنی ممکن ہو سکے مختصر رکھیں، ترجیحی طور پر 15 سینٹی میٹر سے کم؛ جتنا لمبا راٹ ہوگا، اتنا ہی کم زیادہ سے زیادہ ڈیٹا ریٹ قابل اعتماد طور پر برقرار رکھا جا سکے گا۔
• MCLK ایک ہائی اسپیڈ سنگل اینڈیڈ گھڑی ہے۔ MIPI ڈفرنشل جوڑیوں سے فاصلہ برقرار رکھیں اور کراس ٹاک کو کم کرنے کے لیے لمبی متوازی دوڑوں سے گریز کریں۔
• ہائی اسپیڈ MIPI راٹس کو سوئچنگ پاور سپلائیز اور DDR بسوں جیسے طاقتور شور کے ذرائع سے دور رکھیں، اور جہاں بھی لی آؤٹ کی ضرورت ہو، مضبوط شیلڈنگ اور گراؤنڈنگ فراہم کریں۔
• طاقت کی فلٹریشن: ہر سینسر کے برقی توانائی کے پن کے قریب 0.1 مائیکرو فارڈ اور 1 مائیکرو فارڈ کے ڈی کپلنگ کیپیسیٹرز لگائیں۔ آنالاگ ریل کو ڈیجیٹل سرکٹ کے شور سے علیحدہ کرنے کے لیے AVDD پر فیرائٹ بیڈ استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• اونچی ریزولوشن والے سینسرز جو اونچی فریم ریٹ پر کام کرتے ہیں، قابلِ ذکر طاقت خرچ کر سکتے ہیں۔ درجہ حرارت میں اضافہ تصویری شور کو بڑھا سکتا ہے اور رنگوں کے شفٹ کا باعث بن سکتا ہے، اس لیے حرارتی حل کا جائزہ ہارڈ ویئر ڈیزائن کے دوران لینا چاہیے، نہ کہ اس کے بعد۔
• پن-ملٹی پلیکسنگ کا جائزہ: تمام MIPI، DVP، I2C، MCLK اور GPIO تفویضوں کو مشترکہ کام کے تنازعات کے لیے جانچیں۔

سافٹ ویئر اور تصویری پروسیسنگ پائپ لائن

• ہارڈ ویئر ایکسلریشن: RK3576 میں RGA 2D گرافکس ایکسلریٹر شامل ہے جو تصویری فارمیٹ کے تبدیلی (مثال کے طور پر، YUV سے RGB)، اسکیلنگ اور گھمائی جیسے کاموں کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ CPU پر مبنی پروسیسنگ کی بجائے RGA کا استعمال CPU کے بوجھ کو کافی حد تک کم کر سکتا ہے، جو مستحکم اونچی فریم ریٹ کے آپریشن—جیسے 1080p پر 30 فریم فی سیکنڈ—کو برقرار رکھنے کے لیے ضروری ہے۔
• این پی یو کے ڈیٹا فلو کی منصوبہ بندی: جب کوئی آرٹیفیشل انٹیلی جنس ماڈل آر کے 3576 کے اندرونی 6 ٹاپس این پی یو پر چلتا ہے، تو ایک عام راستہ کیمرے سے تصویر کی حصول، آئی ایس پی پروسیسنگ، آر جی اے فارمیٹ تبدیلی اور اسکیلنگ، این پی یو انفرینس، اور ڈسپلے آؤٹ پٹ ہوتا ہے۔ سسٹم کی ترتیب کے دوران ہر مرحلے کی دیری کا جائزہ لینا چاہیے تاکہ مکمل پروڈکٹ اپنے حقیقی وقت کے ہدف کو پورا کر سکے۔

ذیل میں دی گئی حوالہ ترتیبات ظاہر کرتی ہیں کہ دستیاب کیمرہ انٹرفیسز کو کئی عام درخواستوں کے لیے کس طرح تقسیم کیا جا سکتا ہے۔