Вопрос или проблема
Я пытаюсь написать драйвер сенсора камеры MIPI CSI-2 для встраиваемого Linux-образа. Конечно, на Github и т.д. есть много исходных кодов драйверов, но мне тяжело понять, как работает камера с точки зрения программирования.
Я думаю, было бы полезно для всех, если бы кто-нибудь вкратце объяснил пошагово, как драйвер работает с сенсором камеры. Я был бы очень рад, если бы вы могли прояснить вопрос настройки регистров через I2C.
Я говорю об объяснении, абстрактном, как диаграмма потоков.
Спасибо всем, кто заинтересовался.
Обычно шаг 0 — это поиск существующего драйвера. Обычно вы покупаете камеру с Linux-драйвером — если вы не продаете несколько тысяч штук, время, которое вы тратите на разработку драйвера, стоит больше денег, чем вы сэкономите, выбрав камеру, для которой нет референсного драйвера, со всеми возможными сюрпризами, которые вы можете встретить при разработке. Это не “выход из положения”; продавец знает свое оборудование и имеет измерительное оборудование, которого у вас нет, чтобы удостовериться, что все работает, что делает написание драйвера сложнее для вас, чем для разработчика аппаратного обеспечения камеры. CSI-2 — это очень высокоскоростная шина, поэтому помимо риска верификации радиочастотного/высокоскоростного цифрового дизайна аппаратного обеспечения, вам также будет сложно просто наблюдать за цифровыми сигналами, когда что-то совсем не работает. Количество параметров, от разбиения на линии, синхронизации/временного контроля, обработки данных, до разрешения, формата пикселей, кодирования энтропии и информации о цвете для такой камеры, довольно велико, и поэтому вы входите в высокий риск разработки программного обеспечения, если начинаете с камеры, для которой никто не доказал, что существующая документация достаточна для написания драйвера.
Если вы уверены, что нет существующего драйвера, и вы уверены, что все еще хотите использовать эту камеру: вам следует изучить драйверы для других камер CSI-2 и адаптировать их к свойствам вашей камеры. Никто не пишет драйвер камеры с нуля!
Для этого, вероятно, потребуется довольно сложная документация (и, опять же, желательно, существующий драйвер).
Интерфейс I²C (или, более часто с современными камерами, I³C) — это еще один аспект. Вам понадобится таблица регистров, которая подскажет, какой адрес влияет на какую часть камеры (или содержит какое состояние); обычно вам также нужна детальная информация о том, как инициализировать камеру (здесь сообщение: если кто-то записал это достаточно подробно в документации, возможно, они также написали драйвер, который делает именно это. Найдите этот драйвер; вы не внесете много, выполняя ту же работу снова).
Наконец, вам нужно разобраться, как собрать эти два интерфейса, соответствующие контроллеры интерфейсов и их область памяти вашего встраиваемого SoC, в нечто, описывающее устройство камеры; обычно это связано с написанием наложения devicetree.
Ответ или решение
Создание драйвера для камеры с интерфейсом MIPI CSI-2 на встроенной платформе Linux требует комплексного понимания архитектуры и взаимодействия различных компонентов. Разработчики часто сталкиваются с вызовом из-за сложности интеграции таких камер и многочисленными техническими аспектами. Давайте проведем подробный анализ основных принципов работы драйверов камер и опишем процесс их создания.
Теория
Драйвер камеры – это программное обеспечение, которое служит интерфейсом между операционной системой и аппаратным обеспечением камеры. Оно выполняет функции инициализации устройства, управления его функциями и передачи данных в систему для дальнейшей обработки и использования.
Когда речь идет о MIPI CSI-2 (Camera Serial Interface 2), это интерфейс передачи данных, широко используемый в современных встраиваемых системах благодаря его высокой пропускной способности и эффективности. Драйвер камеры отвечает за взаимодействие с данным интерфейсом, чтобы обеспечить надежную передачу данных изображений через шину.
Основной задачей драйвера является настройка и управление регистров камер через протокол управления, такой как I2C (или более современный I3C). Эти регистры определяют режим работы камеры, такие как разрешение, экспозиция, баланс белого, и другие параметры.
Пример
Предположим, вы разрабатываете драйвер камеры для встроенной системы с использованием определенной модели сенсора. Первым шагом будет изучение документации на сенсор, где перечислены все доступные регистры и их функции.
-
Инициализация: На первом этапе осуществляется инициализация камеры, что включает в себя сброс устройства, установку базовых параметров и проверку готовности. Это делается путем записи в соответствующие регистры через шину I2C.
-
Настройка параметров: В этом ходе устанавливаются параметры камеры, такие как разрешение изображения, формат пикселей и частота кадров. Это также делается путём настройки регистров.
-
Запуск потока данных: После завершения конфигурации, камера переводится в режим передачи данных. Драйвер обеспечивает выполнение корректных команд через I2C, чтобы начать поток данных.
-
Обработка ошибок: Важно предусмотреть обработку возможных ошибок: потеря сигнала, недоступность датчика и другие. Операционная система должна получать соответствующие уведомления от драйвера.
Применение
Эффективный способ разработки – использование уже существующих драйверов, которые можно адаптировать под ваш конкретный сенсор. Это значительно сокращает время на разработку и снижает вероятность возникновения ошибок.
-
Поиск существующих решений: Прежде чем создавать новый драйвер с нуля, в первую очередь, стоит поискать готовые решения. Как упомянуто ранее, многие производители камер предоставляют готовые драйверы под Linux в составе SDK.
-
Изучение документации: Тщательное изучение документации на устройства, включая таблицы регистров и примеры инициализации, значительно облегчит процесс создания драйвера.
-
Модификация существующих драйвера: В случае, если найденный драйвер не полностью удовлетворяет вашим требованиям, вы можете его модифицировать. Это включает в себя изменение настройкок девайс-три в системе Linux, чтобы правильно интегрировать камеру и чипсет.
-
Тестирование и отладка: На этапе тестирования выявляете любые несоответствия или ошибки в работе драйвера. Настроив окружение для проверки всех возможных сценариев работы устройства, обеспечите его надёжную эксплуатацию.
-
Документирование: Завершив процесс, зафиксируйте все изменения и дополнения, сделанные в уже существующем драйвере. Это поможет другим разработчикам быстрее понять архитектуру и алгоритмы работы нового драйвера.
В заключение, написание драйвера для камеры CSI-2 требует понимания не только аппаратной части, но и глубокой интеграции на уровне операционной системы. От успешного запуска потоков данных до отладки всех компонентов – разработка драйвера требует внимания к мелочам и широкого знания различных технологий.