一种集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统
技术领域
1.本发明属于嵌入式视觉应用领域，特别涉及一种集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统。
背景技术：2.随着移动电子设备的娱乐功能日渐强大，为提升显示效果，其搭载的显示屏分辨率也越来越高，如今1080p的手机已成为市场主流，并且4k显示屏也在跃跃欲试。显示屏分辨率的提升带来的挑战是图像数据传输速率的爆炸式增长，传统的视频显示接口已不再适用。而mipi csi-2接口是另一种目前流行的摄像头芯片接口，它相对于dvp接口拥有更高的传输速率、更好的兼容性以及更强的抗干扰能力，由于其高速和低功耗的特性，在现今的移动产业具有广泛的应用。如公开号为cn112188121a的中国专利公开了一种mipi及csi接口的摄像头模拟系统，及公开号为107509033a的中国专利公开了一种遥感相机图像实时采集处理系统。
3.但由于目前国内很多厂商还没有普及mipi csi-2接口类型的图像传感器，当需要用到比较高端的mcu微型控制器时候，不能够简单地直接对接图像传感器，所以就需要将传统的视频显示接口转换成mipicsi-2接口，再对视频图像数据做进一步的处理。
技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统，本发明解决了目前国内某些科学级的图像传感器不支持mipi csi-2接口的弊端，有效提高系统的灵活度，并且解决了传统模式中单一的信号控制或者数据传输的问题。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统，其包含数据处理模块、usb信号控制模块、接口桥接模块和系统控制模块；
7.所述usb信号控制模块实现控制数据处理模块和系统控制模块之间的信号通信；
8.所述接口桥接模块实现将待传输的数据信号转换成标准的mipi csi-2接口信号并且将该信号传输至系统控制模块端进行接收。
9.本发明提供的mipi协议数据传输系统具有功能集成度高、处理过程比较灵活、系统稳定性较强以及可明显缩短研发周期优点。
10.所述数据处理模块包含集成在fpga芯片内部的信号处理电路。
11.所述待传输的数据信号可以是lvds信号、mipi信号、slvs信号、slvs_ec信号以及并行数据信号。
12.所述usb信号控制模块通过在系统控制模块内部集成sdk软件开发工具包实现已开发系统功能的添加，同时兼容usb2.0和usb3.0信号控制模块。
13.所述sdk软件开发工具包包含有硬件isp、图像压缩、图像翻转、软件触发、外触发和在线升级功能。所述硬件isp具体是在fpga芯片内部实现，其包含有自动曝光、自动白平
衡、自动对焦、图像去噪算法、图像锐化算法、gamma校正、对比度调节、宽动态合成。
14.所述接口桥接模块包含一对时钟传输通道和多对数据传输通道，其中数据传输通道包含1～4对通道可依据带宽需求进行选择；
15.所述系统控制模块包含集成有微型控制器的微控制系统。所述微控制系统可以是mcu微型控制器、海思开发平台、android开发平台以及各种支持mipi csi-2接口的高端开发平台；
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17.鉴于产业的需求，本发明提出一种集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统，为一种将控制信号接口和数据信号接口分别进行传输且易于集成系统功能的实现方法，代替了传统模式中单一的信号控制或者数据传输的方法，集成sdk软件开发工具包支持快捷地添加已有的系统功能，通过usb接口进行控制，同时通过mipi csi-2接口进行数据信号的传输，能够有效提高系统的灵活度，并且能够显著提高系统的传输带宽。此外，fpga芯片对功能描述更加灵活，可以依据图像传感器的接口特点进行特定功能定制，进一步的缩短研发周期和开发成本。微控制系统通过usb接口将控制信号传输给fpga芯片，通过fpga芯片可以对图像传感器进行实时的配置，并且图像传感器传输给fpga芯片的数据信号可以通过芯片转换成mipi csi-2接口类型发送给微控制系统，构成整个嵌入式系统。
附图说明
18.图1为一种集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统具体实施例的系统框图。
19.图2为一种集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统具体实施例的数据信号传输示意图。
具体实施方式
20.以下结合实施例和附图对本发明内容做进一步的描述，但不是对本发明的限定。
21.实施例1
22.本实施例采用的图像传感器为长光辰芯光电技术有限公司的gsense2020bsi型号的传感器cmos图像传感器，该图像传感器感光面积为：13.3mm*13.3mm，对应的像元尺寸有：6.5um*6.5um，最大分辨率为：2048*2048@22fps，感光范围：200-1100nm，拥有较好的成像质量；本实施例采用的主处理芯片spartan6采用45nm制造工艺，内部一共有43661的logic cells资源，同时含有丰富的dsp48a1 slices计算单元和block ram存储单元，另外支持cmt和mcb等专用资源；本实施例采用的桥接转换芯片是lattice公司cross_link系列，其内部拥有2个mipi d-phy的硬核，并且拥有众多programmable io资源，支持多种协议或者接口，外围还包含有power management unit、gpios以及i2c/spi通信单元；本实施例采用的微控制系统是android开发平台rk3399，cpu采用arm big.little大小核架构，具有双cortex-a72大核和四cortex-a53小核结构，支持mipi/edp接口，并且支持双路摄像头数据同时输入，最大可提供4224*3136的屏幕显示；本实施例采用的信号传输接口是usb2.0传输接口，兼容usb3.0接口，能够提高系统的灵活度；本实施例采用的数据传输接口是mipi csi-2接口，最大传输带宽能够达到10gbps，可极大程度上提高嵌入式系统的传输效率。
23.图1展示了本实施例提供的一种集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统，其包
含数据处理模块、usb信号控制模块、接口桥接模块和系统控制模块；数据处理模块包含集成在fpga芯片spartan6内部的信号处理电路；usb信号控制模块实现控制数据处理模块和系统控制模块之间的信号通信；接口桥接模块实现将待传输的数据信号转换成标准的mipi csi-2接口信号并且该信号在系统控制模块端进行接收；系统控制模块包含集成有微型控制器的微控制系统为android开发平台rk3399；
24.图2展示了具体实施例中集成usb接口控制的mipi协议数据传输系统的数据信号传输示意图，其包含cmos图像传感器gsense 2020bsi，spartan6+cross_link构成的主处理芯片以及rk3399开发平台；
25.待传输的数据信号是lvds差分信号，cmos图像传感器gsense 2020bsi传输给fpga芯片spartan6的信号是lvds差分信号并且通过四个差分数据对同时输出：channel 0-p/n、channel 1-p/n、channel 2-p/n、channel 3-p/n，另还有一对差分时钟信号为：clockin-p/n；
26.usb信号控制模块使用的是usb2.0接口，通过在系统控制模块内部集成sdk软件开发工具包实现已开发系统功能的添加，同时兼容usb3.0信号控制模块；
27.接口桥接模块通过fpga芯片cross_link将输入的raw10格式的并行数据信号转换成mipi csi-2信号，其中mipi csi-2信号如图2包含一对时钟传输通道和多对数据传输通道，其中数据传输通道包含4对通道：lane 0-p/n、lane 1-p/n、lane 2-p/n、lane 3-p/n，时钟传输通道为：clockout-p/n；
28.微控制系统如图2是android开发平台rk3399，支持mipi csi-2接口输入，集成sdk软件开发工具包；
29.sdk软件开发工具包包含有硬件isp、图像压缩、图像翻转、软件触发、外触发和在线升级功能；
30.硬件isp具体是在如图2fpga芯片spartan 6内部实现，其包含有自动曝光、自动白平衡、自动对焦、图像去噪算法、图像锐化算法、gamma校正、对比度调节、宽动态合成；
31.上述实施例，仅作为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡是在本发明的公开范围之内所做的任何修改、等同替换、改进，均包含在本发明的保护范围之内。
