标签: IMX287

一、摄像头子板简单介绍 摄像头IMX273和IMX287是两个非常相似的SENSOR，均为全局快门和Sub-Lvds接口。这两种摄像头可以共用一块PCB设计（PCB设计的是8LANE数据差分线），根据需要焊接不同的SENSOR就行。摄像头电路板如下： 两个芯片的差异主要如下： 1、分辨率不同。IMX287的分辨率为728*544，有效像素为0.4M；IMX273的分辨率是1456*1088，有效像素为1.58M； 2、帧率不同。IMX287的帧率为52FPS，IMX273的帧率为276FPS； 3、数据传输通道数不同。IMX287的LANE数量为4，IMX273的LANE数量为8； 4、供电电压种类完全相同，共需要三种电压，1.2V、1.8V和3.3V。其中1.8V是接口电路相关电压。 二、Sub-Lvds接口物理电平介绍 1、关于供电电压。Sub-LVDS接口的供电电压通常为1.8V，前面摄像头子板上的1.8V就是供接口电路的电压。FPGA电路板上的BANK34连接到摄像头，BANK34的供电电压也为1.8V。LVDS接口的供电电压一般为5V。 2、关于共模电压。Sub-LVDS的共模电压0.9 V，而LVDS的共模电压为1.25V。 3、关于差分摆幅。Sub-LVDS有更低的差分摆幅150 mV（1.5mA恒流驱动100R），相比LVDS的350 mV（3.5mA恒流驱动100R）。 基于以上的分析，结合ARTIX7的数据手册，A7的FPGA是可以解码出Sub-LVDS信号的。摄像头子板和FPGA开发板相连的图片如下： 三、关于I2C信号 1、IMX287既支持SPI配置，也支持I2C配置，摄像头子板设计时选择的是I2C信号。I2C的设备地址是0x6C/0x6D，寄存器地址是双字节，寄存器的值是单字节。电路板上预留了I2C的两个测试点，方便逻辑分析仪抓取I2C信号。I2C的MASTER既可以用USB3芯片，也可以用FPGA芯片来实现。因为刚开始对IMX273进行I2C读写，可以简单的用USB3芯片的控制传输指令来实现。只有基本的I2C读写成功之后，然后才能一次性写进几十条的I2C配置指令，摄像头才进入指定的正常工作状态，最后才是用FPGA解码。 2、先设定读回寄存器3000位置的值，查手册了解这个寄存器是摄像头启停的控制寄存器，最低位有效，IMX273上电后默认状态是待机状态（默认最低位是1）。寄存器3000具体含义如下： 3、用逻辑分析仪监测I2C总线上的数据如下， 可见读回的值是01，完全正确，验证了硬件电路板是没有问题的。 以上是第一步，读回寄存器地址3000的上电默认值。第二步是向3000写入新值，再读回。自定义USB3的控制传输指令为B0，寄存器地址通过wValue输入，寄存器的值通过wIndex输入，单字节，wIndex低字节有效操作如下： 4、一次性写入I2C配置参数。单个I2C指令测试成功后，FPGA程序需要一次性写入50多条I2C指令，摄像头才能工作在指定的格式下，如外部输入给IMX273的晶振时钟频率是54M的，还是74.25M的；数据LANE数量是4LANE的还是8LANE的；像素点格式是8位的还是10的。我是用FPGA程序实现I2C MASTER的，或者可以用USB3下发I2C指令的。摄像头正常工作后，可以简单用示波器测量一下摄像头电路板上的XHS和XVS行场信号，确认摄像头工作在需要的状态中。 四、基于FPGA的Sub-Lvds解码程序 1、可以直接用SelectIO IP来解码，具体如下： 我也是参考了XILINX的 文档XAPP582的P10，结论是：When the FPGA is used as a receiver of SubLVDS, LVDS_25 or DIFF_HSTL_II_18 can be used as a receiver with a 100Ω parallel termination on the board。当然电平标准不是唯一的。 2、摄像头信号经过SelectIO IP，还要经过BITSLIP的操作，然后可以监测到真正的行头行尾等同步码。关于同步码，可以参考IMX273芯片的数据手册，如下： 每一行开始的有效数据有同步码SAV（Start of ActiveVideo），每一行有效数据结束的有同步码EAV（End of ActiveVideo）。相应的，每一行的无效数据也有SAV和EAV（场消隐）。这四种同步码如下： 同步码共有4上，如果简单的按一个像素点8bit的话，这4个同步码分别是FF 00 00 80、FF 00 00 9D、FF 00 00 AB和FF 00 00 B6。这4种同步码前3个字节都相同，都是FF 00 00，仅是第4个字节不同。同步码的FF和00，不同于图像的有效数据（有效值是01到FE）。同步码和行有效信号XHS的关系如下： 3、ILA中的同步码。同步码很好监测，添加到ILA中就可以，如下是行开始的同步码FF 00 00 80， 如下是行结束的同步码FF 00 00 9D， 接下一回分解，关于摄像头的测试模式及彩条测试信号。 良子USB，20250405 专注USB3.0、FPGA、PCIE、定制UVC摄像头 VX:15940187710

一、基于SPARTAN6的USB3摄像头开发板已经完成有几年了，为适合最近的项目需求，又重新设计了一款基于ARTIX7的USB3电路板。总体设计目标基本一致，都是想胜任通用USB3的数据采集及工业相机的开发，所以电路板的硬件结构都一样，都是基于FPGA+DDR3+USB3的结构。FPGA选择的是484引脚的XC7A35TFGG484的，DDR3选择的是MT41J128M16，用来做图像数据的帧缓存，USB3芯片还是常用的CYUSB3014。电路板总体结构如下： 二、电路板上的主要部分简单介绍如下： 1、FPGA主芯片，A7的XC7A35TFGG484的，用做主控芯片； 2、USB3.0芯片，型号是CYUSB4014BZXI，USB3数据传输的； 3、DDR3芯片，型号是MT41J128M16，用做图像数据帧缓存的； 4、外部连接器，可以将摄像头子板的，如IMX178的，IMX287的，IM273的子板。引脚是100PIN的，分别连接到了FPGA的两个独立的BANK上，分别是BANK34和BANK35上。 5、USB3连接器，TYPE-B接口，比较结实的这种连接器。后面的USB4开发板会全部转向TYPE-C接口； 6、电源芯片两个，LDO类型的，提供给USB3芯片3.3V和1.2V，独立供电； 7、FPGA的电源芯片，三个电压为别是内核的1.0V，DDR3的1.5V和独立的3.3V； 8、FPGA的GTX电源芯片三个，分别是1.0V、1.2V和1.8V； 9、BANK35的单独供电芯片，默认是1.8V，用户可以自己更改这个电压； 10、BANK34的单独供电芯片，默认是1.8V，用户可以自己更改这个电压； 11、调试用的4个LED指示灯，还有一个FPGA配置好的指示灯； 12、调试用的4个按键； 13、USB3用的启动方式拔码开关，可以设置成从USB3启动还是从SPI FLASH芯片启动。8脚SOP芯片是SPI FLASH芯片； 14、外部供电及电源开关。电路板一般从USB3电缆取电就行； 15、FGPA的JTAG下载接口； 16、DDR3的端接电压芯片； 三、以下是电路板连接摄像头子板的示意图 上图摄像头是用的IMX273或者是IMX287，当然也可以接之前的IMX178。这些摄像头都是Sub-LVDS接口的，开发板也可以MIPI接口的摄像头，后面再作介绍。 四、电路板硬件准备好了，后面会重点说明一下IMX273摄像头的开发。类似的方案已经用在了多个项目上了，下面简单介绍几种应用。一是应用于口腔扫描仪，二是标准的工业相机。后面会有专门的帖子说明这方面的应用。 五、除了前面介绍的ARTIX7硬件电路板，适合项目应用的还有K7的以及ECP5的工业相机开发板。后面还会推出国产易灵斯FPGA的USB3.2开发板。 这是一个基于K7的FPGA+DDR3+USB3的通用开发板，硬件结构基本上和前面的电路板是一致的。 这是一个基于LATTICE的FPGA的开发板，具体系列是ECP5的，设计这款开发板主要目的是为了开发工业相机。ECP5的FPGA可以支持多种摄像头的接口，包括LVDS、Susb-Lvds、SLVS和MIPI的，当然也能用做SLVS-EC的接口。关于SLVS-EC接口，后面会抽时间开发一下。 良子USB，20250405 专注USB3.0、FPGA、PCIE、定制UVC摄像头 VX:15940187710