LV005-CSI简介
一、CSI 是什么
1. 简介
直接先来官网看简介：Camera Serial Interface 2 (MIPI CSI-2) | MIPI
A widely adopted, high-speed protocol for transmission of still and video images from image sensors to application processors
一种被广泛采用的高速协议，用于将静止图像和视频图像从图像传感器传输到应用处理器。
CSI (Camera Serial Interface) 是 MIPI 定义的规范，用于连接摄像头和 CPU，传输摄像头的视频信号，最新的规范是 2012 发布的 CSI-3，使用的物理层为 M-PHY，应用层协议栈还需要连接 Uni-Pro 层。CSI-2 规范在 2005 发布、使用 D-PHY 作为物理层，它定义了发送器和接收器之间的标准数据传输和控制接口。
2. 文档说明
其实学习 CSI-2 最好的还是看文档，官网文档为：《MIPI Alliance Specification for Camera Serial Interface 2 (CSI-2)》，但是官网下载好像还挺麻烦，不过万能互联网上肯定什么都有啦，搜一搜就可以下载到啦：
- MIPI Alliance Specification for Camera Serial Interface 2 (CSI-2), Version 4.0.1
- MIPI Alliance Specification for Camera Serial Interface 2 (CSI-2), Version 0.04
我们后面还需要了解底层协议 D-PHY，这个协议的文档参考《Specification for D-PHY》
二、CSI-2 分层架构
我们来到《MIPI Alliance Specification for Camera Serial Interface 2 (CSI-2)》文档的 5 CSI-2 Layer Definitions ：
 | 英文名称 | 名称 | 解释 |
|---|---|---|---|
| Transmitter | 发送端 | 包括了 MIPI 数组部分，转接板等实现 MIPI 信源传输的部分 | |
| Receiver | 接收端 | 包括了转接板和商用接收端模块，负责解析收到的 MIPI 信源 | |
| Application | 应用层 | 处理原始图像数据的各种算法模块 | |
| Packing Formats | 组包层 | 负责将数据按照一定的次序，切割成 8bite 数据 | |
| Low Level Protocaol | 协议层 | 为新生成的数据加上爆头包尾，形成符合协议要求的数据流 | |
| Lane Management | 通道管理层 | 将生成的数据流按照一定次序和要求，进行读写管理，输出数据流 | |
| PHY Layer | PHY 层 | 生成 MIPI 最后的信号波形 | |
| Pixel | 像素数据 | 经过图像模块处理过的数据流，或者原始的图像数据流 | |
| Data | 传输数据 | 经过 MIPI 模块切割或者加上包头包尾数据 | |
| Control | 控制信号 | 模块间的控制数据流 |
（1）将原始的图像数据在应用层做相应的图像处理，包括白平衡/噪声去除和色彩还原等；
（2）将处理的数据进入组包层做数据分割以及重组，然后将其传输给底层协议层；
（3）底层协议层会根据数据类型产生包头，根据数据内容产生构成包围的校验序列，再将包头、数据本身和包尾组成起来发送给通道管理层；
（4）通道管理层模块按照通道的选通情况，合理分配数据到每个通道，之后数据经过数模转换进入到物理层传输；
（5）接收端在收到物理层数据后，再按照之前的逆序解包出原始的图像数据。
1. PHY Layer
物理层指定了从串行的 bit 流中解析出 0 和 1 的相关传输介质（电导体）、输入输出电路以及时钟的规范。PHY 层规定了传输介质和电信号参数的特性，以及对 D-PHY 类型的物理层的时钟和数据 lane 之间的时序关系。
物理层规范也包含了发起 SOT（Start of Transmission）和 EOT（End of Transmission）等能够在传输、接收的 PHY 之间进行传输的带外信息所使用的机制。Bit 和 Byte 级别的同步机制也是 PHY 层的一部分。
2. Protocol Layer
协议层由几个子层组成，每个子层有不同的职责。CSI-2 协议能够在 host 侧处理器上用一个单独的接口处理多条数据流。协议层规定了多条数据流该如何标记和交织起来，以便每条数据流能够被正确地恢复出来。
- Pixel/Byte Packing/Unpacking Layer
CSI-2 规范支持多种不同像素格式的图像应用，每像素 6 位到 24 位不等。在发送方中，本层在发送数据到 Low Level Protocol 层之前，将来自应用层的像素封包为字节数据。在接收方中，本层在发送数据到应用层之前，将来自 Low Level Protocol 层的字节数据解包为像素。8 位的像素数据在本层中传输时保持不变。
- Low Level Protocol
LLP 主要包含了在 SoT 和 EoT 事件之间的 bit 和 byte 级别的同步方法，以及和下一层传递数据的方法。LLP 最小数据粒度是 1 个字节。LLP 也包含了一个字节内的 bit 值解析，即 Endian(大小端里的 Endian 的意思)的处理。
- Lane Management
CSI-2 的 lane 是可扩展的。具体的数据 lane 的数量规范并没有给出限制，数据通道的数量可以是 1、2、3 或者 4 个，这取决于应用程序的带宽需求。发送侧分发（distributor 功能）来自出口方向数据流的字节到 1 条或多条 lane 上。接收侧则从一条或多条 lane 中收集字节并合并（merge 功能）到一个数据流上，复原出原始流的字节顺序。对于 C-PHY 物理层来说，本层专门分发字节对（16 bits）到数据 lane 或从数据 lane 中收集字节对。基于每 lane 的扰码功能是可选特性。
协议层的 数据组织形式是包（packet）。接口的发送侧会增加包头（header）和错误校验（error-checking）信息到即将被 LLP 发送的数据上。接收侧在 LLP 将包头剥掉，包头会被接收器中对应的逻辑所解析。错误校验信息可以用来做入口数据的完整性检查。
3. Application Layer
本层描述了更高层级的应用对于数据中的数据的处理，规范并不涵盖应用层。CSI-2 规范只给出了像素值和字节的映射关系。
三、实现示例
我们看一下 MIPI Alliance Specification for Camera Serial Interface 2 (CSI-2), Version 4.0.1 的 4 Overview of CSI-2 这一节：
上图表明使用 DPHY 作为物理层时，Camera 与 SOC 之间的硬件关系。SOC 的 CCI 组件通过 I2C 完成对 Camera 的配置，使其输出 mipi 信号，其中一对 Clock+/-则由 Clock Lane 标示，一对 DataN+/-则由 Data Lane 标示。
参考文档：
MIPI CSI-2 笔记（1） -- CSI-2 概览和 CSI-2 的分层架构_csi2-CSDN 博客