STM32MP1序列产品连接MIPI®CSI-2摄像头

本应用笔记提供关于如何连接 STM32MP1 系列产品与 MIPI CSI-2 摄像头的信息。STM32MP1 系列产品（如 STM32 高性能MCU）可通过其 DCMI（数码相机模块接口）并行接口寻址 CMOS 摄像头传感器。但是，得益于 STMIPID02 MIPI CSI-2 解串行器离散元件，可以扩展可寻址摄像头传感器的范围，如 MIPI CSI-2 摄像头（摄像头串行接口）。

目录预览

1. 概述

2. 参考文档

3. STM32MP1 系列产品与 

    STMIPID02 MIPI CSI-2 解串器的接口连接

4.综合应用

5.与另一种 MIPI CSI-2 摄像头

   传感器的连接指南

3.STM32MP1 系列产品与 

STMIPID02 MIPI CSI-2 解串器的接口连接

STM32MP1 系列 MPU 系列产品不在本机实现 MIPI CSI-2 接口，而是内置基于 MIPI CPI 接口的 DCMI 并行端口。可通过 STMIPID02 MIPI CSI-2 解串行器对其进行连接，以便寻址任何兼容的 MIPI CSI-2 摄像头传感器设备。 

STMIPID02 MIPI CSI-2 解串行器的一端连接到 MIPI CSI-2 摄像头，另一端则连接到 STM32MP1 系列 DCMI 12位数据并行接口。框图总览如下所示。

3.1 MIPI CSI-2 与 MIPI CPI 接口的比较

请注意，与 MIPI CPI 接口相比，MIPI CSI-2 节省了引脚布局。MIPI CPI 数据端口需要至少 8 条数据线（最多 12条数据线）、1 个时钟和 2 条同步线，而 MIPI CSI-2 数据端口的每个通道需要 2 线差分对，还需要时钟通道。

3.2 电源的注意事项

考虑到 STMIPID02 解串行器桥外部供电引脚的电压被限制在 1.8 V，为避免对 DCMI 接口时钟和 I2C 信号使用电平转换器，STM32MP1 系列产品的供电电压必须是 VDD = 1.8 V（而不是标称的 3.3 V）。STM32MP1 系列产品的所有不同电压均通过外部 PMIC（电源管理集成电路）模块供应。整体示意图详见 DH96 板信息 [R18]。为了给 STM32MP1 系列产品配置 VDD = 1.8 V 的供电电压，请参见 [R4]。 

对于 OV5640 摄像头传感器，I/O 供电电压 VDD 和 LDO（低压降调节器）外部电源电压均设置为 1.8 V。对于模拟逻辑，还必须提供 2.8 V 电压和外部电源。

3.3 STM32MP1 系列产品通过 

DCMI 实现的视频吞吐率性能

采用 D-PHY 时，MIPI CSI-2.1 接口理论上可以达到每通道最高 2.5 Gbyte/s 的数据吞吐率。在并行接口上很难达到这一水平，原因首先是通用器件（如 STM32MP1 系列产品，只有 MIPI CPI 接口）上的 I/O 引脚压摆率限制。其二，MPU 需要足够快地处理大量数据，以便维持摄像头的连续帧率。 

例如，5 Mpixel 传感器的每像素位数为 16 位，帧率为 30 帧/s，得出连续处理的数据吞吐率为 300 Mbyte/s。在并行接口上很难实现这个目标。因此，必须降低传感器图像数据吞吐率，方法是调整图像帧率、分辨率和像素深度（或结合使用）。 

从 OV5640 传感器到 STM32MP1 系列 MPU，再到 STMIPID02 解串行器桥，可以连续用以下分辨率和帧率采集图像。 

• 720 p 1280 × 720 RGB 565 27 fps 

• 720 p 1280 × 720 YUYV 27 fps 

• 720 p 1280 × 720 JPEG 27 fps 

• HD 1920 × 1080 RGB 565 13 fps 

• HD 1920 ×1080 YUYV 13 fps 

• HD 1920 ×1080 JPEG 6 fps 

• 5 Mpixel 2592 × 1944 RGB565 3 fps 

• 5 Mpixel 2592 × 1944 YUYV 3 fps 

• 5 Mpixel 2592 ×1944 JPEG 3 fps 

达到的最高性能为 24 Mpixel/s，相当于帧率为 18.5 fps 的 1.3 Mpixel。如前文所述，这一限制主要源于 DCMI 内部延迟限制的影响。

3.4 STMIPID02 Linux 驱动

STMIPID02 MIPI CSI-2 解串行器桥用于寻址各种面向消费品市场特别是移动电话应用的 MIPI CSI-2 传感器。为了满足人工智能领域日益增长的将这类传感器从产业向 IoT（物联网）市场转化的需求，STMIPID02 驱动已向上同步到 Linux 社区。在基于 Linux 的应用中可以免费获取它。

STMIPID02 桥驱动包含在 STMicroelectronicsOpenSTLinux 交付封装中（1.1.0 及以上版本）。

4、综合应用

摄像头演示程序基于 OpenSTLinux 发行软件包，是 GTK 演示启动器应用的一部分。它被移植到 DH96 板上，DH96 Avenger 板配备 STM32MP157A 和 STMIPID02，而 D3 Engineering DesignCore 摄像头中间板则配有摄像头传感器 OV5640。

4.1 DH Avenger96 板概述

DH96 Avenger 母板集成了： 

• 包含 STM32MP157AAC 微处理器的 ADH Core SOM 模块 

• STPMIC1A 电源模块 

• 2 MB × 512 MB 的 DDR3L RAM 

• STMIPID02 解串行器桥 

• 2-MB SPI 启动闪存• 连接和扩展连接器，用于连接 D3 DesignCore 摄像头中间板 OV5640。 

有关详细信息，请参见[R18]

4.2 DH D3 Engineering 

DesignCore 板概述

本款中间板旨在让 Avenger96 板通过高速和低速扩展连接器适配 STM32MP157 系列。由此便可通过 MIPI CSI-2 连接 OV5640 模块照相机，从而达到评估目的。 

此板件可连接串行控制台，例如 GPIO PD1 和 Pb2（对应于 UART4_TX 和 UART4_RX），并用于显示 Linux 内核和启动阶段。选配 USB/UART 桥可通过这些引脚连接控制台和主机 PC。

本应用笔记旨在使用 DH96 Avenger 板演示 STM32MP1 系列产品通过 STMIPID02 MIPI CSI-2 解串行器寻址 5 Mpixel OV5640MIPI CSI-2 摄像头传感器的能力。由于文章篇幅有限仅展示部分，完整内容请点击“阅读原文”下载原文档。

审核编辑：汤梓红