基于RK3576开发板的MIPI-CSI摄像头使用

1. MIPI摄像头简介

1.1 MIPI CSI2接口简介

MIPI (Mobile Industry Processor Interface)：ARM, Nokia, ST ,TI等公司在2003年成立的一个联盟所定的接口。目的是把手机等移动设备内部的接口如：摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化，从而减少手机等移动设备设计的复杂程度和增加设计灵活性。

工作组(Work Group)：MIPI联盟下有许多的工作组，不同的工作组负责定义对应设备的标准。其中包括有：Camera工作组、Display工作组、高速多端链接工作组等十几个工作组。

MIPI CSI-2接口是由MIPI联盟下的Camera工作组指定的CSI(Camera Serial Interface)的第2版接口标准。硬件层面：最大支持4个虚拟通道（Lane）传输数据，1个Lane在硬件上体现就是一对差分信号线(见下方原理图)，每个Lane的最大通讯速率为2.0Gbps。软件层面：MIPI CSI-2协议栈主要由应用层、协议层、物理层组成，其中协议层又可以分为：像素/字节组包/解包层、底层协议层、通道管理层。

1.2 硬件接口资源介绍

EASY EAI Orin-Nano开发板具有2路MIPI CSI-2接口。每路引出了4个Lane。位置定义如下所示。

EASY EAI Orin-Nano默认搭配IMX415单目摄像头。同时配有一根0.5mm间距的40pin FPC反向线。

反向线：两端的蓝色标识不在同一侧面。

同向线：两端的蓝色标识处于同一侧面。

1.3 接线说明

* 接线必须在断电时进行操作。

* 采用反向线连接IMX415摄像头与Cmaera1接口。（注意：用错线会烧坏摄像头或者核心板，因此在接线时务必要小心。）

* 接线端子卡扣与FPC线的蓝色塑料标识必须位于同一侧。如下图所示。

1.4 查看设备情况

可以通过dmesg命令，检查MIPI-CSI2接口模块是否正常工作。

dmesg | grep "csi2-.phy"

摄像头正常挂载的情况如下所示。可以看到：

在dcphy0接口上有一个sensor型号为：imx415的摄像头，MIPI-CSI2地址为：4-0036；

在dphy0接口上有一个sensor型号为：imx415的摄像头，MIPI-CSI2地址为：5-0036。

当没能出现目标camera节点时，就需要检查FPC排线是否正常连接，请检查排线的连接是否与“1.3接线说明”一致。

1.5 寻找可用的设备节点

rockchip平台，一个MIPI-CSI接口会对应20多个video节点(设备树定了就会生成这么多个)，如下图所示。

注意：但CSI0并不一定是对应着video0~24，这个要根据设备树的实际情况对应生成。

而且MIPI-CSI camera对应的节点，会在修改内核设备树的时候固定下来（即：内核配好了MIPI-CSI Camera个数，无论MIPI-CSI摄像头是否有接上，它的video节点情况都是不会根据MIPI-CSI Camera的接入情况而【动态】改变）。

因此，用户需要找到这些节点所对应的描述信息是什么。Linux的v4l2框架会把这些节点的描述信息统一放在/sys/class/video4linux/目录下，如下图所示。

随便进入一个描述，如video22。

通过cat命令，可以用查看这个name的内容是什么。rockchip芯片定义：如果这个name是mainpath或者selfpath。则这个“video22”就是可用节点。

在终端任意目录执行下面这条命令，可以快速扫描所有的节点的“name”描述。

grep "mainpath" /sys/class/video4linux/video*/name

因此，/dev/video22和/dev/video23都是MIPI-CSI0的可用节点。

2. 快速上手

2.1 例程源码下载

到【百度网盘】上下载相关的单例程序：

链接：https://pan.baidu.com/s/1RXHMGpmGSEfFy0rb1VkXSg?pwd=1234

提取码: 1234

比如在windows环境中，就把单例程序下载到：此电脑D:BaiduNetdisk (无规定，用户可自主选择)，如下图所示。

然后把例程【复制粘贴】到nfs挂载目录中。（不清楚目录如何构建的，可以参考《入门指南/开发环境准备/nfs服务搭建与挂载》）

2.2 例程编译&运行

通过adb shell进入开发板环境，执行下方命令定位到demo目录，并且执行编译操作。

cd /home/orin-nano/Desktop/nfs/02_camera/
./build.sh

编译成功后，相关的demo会生成在Release目录下。

执行下方命令以运行demo，如下所示。

sudo ./Release/test-mipiCam 22  ##需要root权限

注：输入参数22为MIPI-CSI0所对应的video索引，本固件camera1~2默认对应video索引分别为：22、31（若用户按需对设备树进行过修改，这些索引将会有所变化）

执行效果如下所示。

然后把/tmp/photo拷贝到当前目录下的Release内

cp /tmp/photo ./Release/

再通过组合键【Ctrl+Shift+T】创建一个新窗口，定位到nfs服务器的对应位置。

最后使用mplayer工具播放图片，命令如下所示。

mplayer -demuxer rawvideo -rawvideo w=1920:h=1080:format=bgr24 ./Release/photo -loop 0

例程默认分辨率为1920x1080，故w和h的参数对应填入1920和1080。当出现图片异常时，说明分辨率等不太对应于手头的摄像头，所以需要调整mipicamera_init()的分辨率，例如640x480。

3. MIPI摄像头测试案例

示例代码路径为：02_camera/test-mipiCam/main.c。MIPI Camera API的测试案例代码逻辑流程如下所示：

3.1 源码说明

int main()
{
	int ret = 0;
    if(1 == argc){
        printf("nerr: Missing parameter!n");
        printf("================= [usage] ==================n");
        printf("example:n");
        printf("t%s < 22/31 >n", argv[0]);
        printf("--------------------------------------------n");
        return 0;
    }
    
	char *pbuf = NULL;
	int ret = 0;
	int skip = 0;
	FILE *fp = NULL;

	ret = mipicamera_init(CAMERA_INDEX, CAMERA_WIDTH, CAMERA_HEIGHT, 0);
	if (ret) {
		printf("error: %s, %dn", __func__, __LINE__);
		goto exit3;
	}
	pbuf = (char *)malloc(IMAGE_SIZE);
	if (!pbuf) {
		printf("error: %s, %dn", __func__, __LINE__);
		ret = -1;
		goto exit2;
	}
	//跳过前10帧
	skip = 10;
	while(skip--) {
		ret = mipicamera_getframe(CAMERA_INDEX, pbuf);
		if (ret) {
			printf("error: %s, %dn", __func__, __LINE__);
			goto exit1;
		}
	}

	/* tips: 可以在Ubuntu下用mplayer播放录制图像
	*	adb pull /tmp/photo
	*	mplayer -demuxer rawvideo -rawvideo w=1920:h=1080:format=bgr24 photo -loop 0
	*/
	fp = fopen("/tmp/photo", "w");
	if (!fp) {
		printf("error: %s, %dn", __func__, __LINE__);
		ret = -1;
		goto exit2;
	}
	fwrite(pbuf, 1, IMAGE_SIZE, fp);
	fclose(fp);

exit1:
	free(pbuf);
	pbuf = NULL;
exit2:
	mipicamera_exit(CAMERA_INDEX);
exit3:
    return ret;
}

其中mipicamera_init()，mipicamera_getframe()，mipicamera_exit()是对v4l2接口调用的易用化封装。具体实现于02_camera/commonApi/mipi_camera.c。

审核编辑 黄宇