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CSI總線介紹與優(yōu)勢

CSI（CMOS sensor parallel interfaces）總線是一種用于連接圖像傳感器和處理器的并行通信接口，應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、能源電力、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域，CSI總線接口示意圖如下所示（以全志科技T3處理器的CSI0為例）。

圖1

高帶寬：CSI總線支持高速數(shù)據(jù)傳輸，可以滿足多通道高速AD數(shù)據(jù)的傳輸需求。

 

開發(fā)難度低：CSI總線采用并行數(shù)據(jù)和控制信號(hào)分離方式，時(shí)序簡單，F(xiàn)PGA端接口開發(fā)難度低。

低成本：CSI總線采用并行傳輸方式，F(xiàn)PGA端使用資源少，對(duì)FPGA器件資源要求低。

 

國產(chǎn)ARM + FPGA架構(gòu)介紹與優(yōu)勢

近年來，隨著中國新基建、中國制造2025規(guī)劃的持續(xù)推進(jìn)，單ARM處理器越來越難勝任工業(yè)現(xiàn)場的功能要求，特別是如今能源電力、工業(yè)控制、智慧醫(yī)療等行業(yè)，往往更需要ARM + FPGA架構(gòu)的處理器平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)例如多路/高速AD采集、多路網(wǎng)口、多路串口、多路/高速并行DI/DO、高速數(shù)據(jù)并行處理等特定功能，因此ARM + FPGA架構(gòu)處理器平臺(tái)愈發(fā)受市場歡迎。

圖2

 

創(chuàng)龍科技SOM-TLT3F是一款基于全志科技T3四核ARM Cortex-A7處理器 + 紫光同創(chuàng)Logos PGL25G/PGL50G FPGA設(shè)計(jì)的異構(gòu)多核全國產(chǎn)工業(yè)核心板，ARM Cortex-A7處理單元主頻高達(dá) 1.2GHz。核心板ARM、FPGA、ROM、RAM、電源、晶振、連接器等所有元器件均采用國產(chǎn)工業(yè)級(jí)方案，國產(chǎn)化率100%。

全志T3為準(zhǔn)車規(guī)級(jí)芯片，四核ARM Cortex-A7架構(gòu)，主頻高達(dá)1.2GHz，支持雙路網(wǎng)口、八路UART、SATA大容量存儲(chǔ)接口，同時(shí)支持4路顯示、GPU以及1080P H.264視頻硬件編解碼。另外，創(chuàng)龍科技已在T3平臺(tái)適配國產(chǎn)嵌入式系統(tǒng)翼輝SylixOS，真正實(shí)現(xiàn)軟硬件國產(chǎn)化。

紫光同創(chuàng)Logos PGL25G/PGL50G FPGA在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，邏輯資源分別為27072/51360，與國外友商產(chǎn)品pin to pin兼容，主要用于多通道/高速AD采集或接口拓展。因其價(jià)格低、質(zhì)量穩(wěn)定、開發(fā)環(huán)境易用等優(yōu)點(diǎn)，受到工業(yè)用戶的廣泛好評(píng)。

 

圖3 ARM + FPGA典型應(yīng)用領(lǐng)域

國產(chǎn)ARM + FPGA的CSI通信案例介紹

本章節(jié)主要介紹全志科技T3與紫光同創(chuàng)Logos基于CSI的ARM + FPGA通信方案，使用的硬件平臺(tái)為：創(chuàng)龍科技TLT3F-EVM工業(yè)評(píng)估板。

為了簡化描述，正文僅摘錄方案功能描述與測試結(jié)果，詳細(xì)開發(fā)文檔請(qǐng)掃描文末二維碼下載。

該案例實(shí)現(xiàn)T3(ARM Cortex-A7)與FPGA的CSI通信功能。案例使用的CSI0總線，最高支持分辨率為1080P@30fps，數(shù)據(jù)位寬為8bit，如下圖所示。CSI0理論傳輸帶寬為：1920 x 1080 x 8bit x 30fps ≈ 59MB/s。

圖4

 

功能框圖與程序流程圖，如下圖所示。

圖5 功能框圖

圖6 ARM程序流程圖

ARM端案例csi_test案例說明

ARM端案例csi_test主要功能如下：（1）基于Linux子系統(tǒng)V4L2；（2）通過CSI總線，采集指定幀數(shù)數(shù)據(jù)；（3）計(jì)算總耗時(shí)；（4）打印平均采集速率，并校驗(yàn)最后一幀圖像的數(shù)據(jù)。

FPGA端案例parallel_csi_tx案例說明

FPGA端案例parallel_csi_tx主要功能如下：

（1）將測試數(shù)據(jù)(0x00~0xFF)寫入FIFO；

（2）從FIFO讀出數(shù)據(jù)，按行與幀的方式、1024x512的分辨率，通過CSI總線發(fā)送至ARM端。

案例測試演示

FPGA程序?qū)SI_PCLK設(shè)置為65MHz，測試數(shù)據(jù)寫入FIFO的時(shí)鐘FIFO_WR_CLK設(shè)置為59MHz。由于FPGA端需將數(shù)據(jù)寫入FIFO再從FIFO讀出后發(fā)送，每一行與每一幀之間的間隔時(shí)間會(huì)受FIFO寫入的速率影響，因此CSI通信的實(shí)際理論傳輸帶寬應(yīng)為：(59MHz x 8bit / 8)MB/s = 59MB/s。從上圖可知，本次實(shí)測傳輸速率約為52.4MB/s，誤碼率為0，接近理論通信速率。

圖7

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