1. 概述
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本设计采用FPGA技术，将CMOS摄像头(MIPI接口)的视频数据经过采集、存储、帧率转换及格式转换，最终通过HDMI接口显示在电视屏幕上。
2. 硬件系统框图
CMOS采用300万像素的摄像头芯片，其他部分可参考博文“FPGA设计——CMOS摄像与HDMI显示(DVP版)”。
3. FPGA逻辑框图
FPGA各部分逻辑模块如下图所示：
MIPI DECODE，解析MIPI串口数据；
I2C Master，配置CMOS芯片；
DDR2 Control，配置与控制DDR2芯片组，实现读写仲裁；
FIFO Write，将采集到的视频数据跨时钟域地写进DDR2中；
FIFO Read，将DDR2中的数据跨时钟域地读出给后续图像处理模块；
Frame Buffer，负责FIFO Write和FIFO Read的调度，实现帧率转换；
RAW to RGB，将原始RAW8数据转换成RGB888数据；
RGB to YUV，将RGB888数据转换成YUV422数据；
HDMI TX，将处理好的视频数据发送给HDMI PHY芯片，同时通过I2C接口配置HDMI PHY芯片。
4. MIPI解码模块
这里以4-lan 10bit模式为例，介绍MIPI解码模块设计。
DDIO，负责将DDR模式的时钟和数据转换成单边沿的数据与时钟(上升沿)；
Serial to Parallel，将串行数据转换成并行数据(8比特)；
8bit to 10bit，负责解析出10bit模式的4通道数据；
DVP Generate，生成DVP格式的视频流。
下面再介绍一下8bit到10bit的原理，关于更多的MIPI原理可参考博文"海思Hi3516A(2)MIPI"：
在数据传输时，以通道1->通道2->通道3->通道4->通道1...为循环传输8bit数据，每5个8比特数据组成4个10比特数据，第1->第4个8比特数据为4个10比特数据的高8位，第5个8比特数据为4个10比特数据的低2位的从高到低的拼接。
5. CMOS配置
将摄像头芯片配置成2048*1536分辨率25帧的视频输出，参考寄存器配置如下：
module i2c_cfg_par(
input clk,
input [07:0] lut_index,
output reg [23:0] lut_data
);
always @(*)
begin
case(lut_index)
//sc3035 setting
'd0 : lut_data <= 'h0103_01;// soft reset
'd1 : lut_data <= 'h0100_00;
'd2 : lut_data <= 'h5500_31; // rnc sel
'd3 : lut_data <= 'h4416_11;
'd4 : lut_data <= 'h5501_a4; // bit ctrl
'd5 : lut_data <= 'h4e03_03; // aec
'd6 : lut_data <= 'h4e08_00;
'd7 : lut_data <= 'h4e09_1f;
'd8 : lut_data <= 'h4e01_30;
'd9 : lut_data <= 'h422e_00;
'd10 : lut_data <= 'h422f_af;
'd11 : lut_data <= 'h4306_20;
'd12 : lut_data <= 'h4307_17;
'd13 : lut_data <= 'h430b_54;
'd14 : lut_data <= 'h4303_20;
'd15 : lut_data <= 'h4309_20;
'd16 : lut_data <= 'h4308_08;
'd17 : lut_data <= 'h431e_16;
'd18 : lut_data <= 'h431f_16;
'd19 : lut_data <= 'h4320_18;
'd20 : lut_data <= 'h4321_18;
'd21 : lut_data <= 'h4322_18;
'd22 : lut_data <= 'h4323_18;
'd23 : lut_data <= 'h430c_0b;
'd24 : lut_data <= 'h430f_07;
'd25 : lut_data <= 'h4310_42;
'd26 : lut_data <= 'h4324_07;
'd27 : lut_data <= 'h4325_07;
'd28 : lut_data <= 'h435b_ca;
'd29 : lut_data <= 'h435e_07;
'd30 : lut_data <= 'h435f_10;
'd31 : lut_data <= 'h4334_00;
'd32 : lut_data <= 'h4F01_04;
'd33 : lut_data <= 'h4F04_01;
'd34 : lut_data <= 'h4F05_30;
'd35 : lut_data <= 'h4626_01;
'd36 : lut_data <= 'h4635_60;
'd37 : lut_data <= 'h4631_84;
'd38 : lut_data <= 'h4636_8d; //0607
'd39 : lut_data <= 'h4633_3f;
'd40 : lut_data <= 'h4639_80;
'd41 : lut_data <= 'h4622_1e;
'd42 : lut_data <= 'h4627_02;
'd43 : lut_data <= 'h4038_a4;
'd44 : lut_data <= 'h4621_18;
'd45 : lut_data <= 'h463a_1c;
'd46 : lut_data <= 'h4637_be;
'd47 : lut_data <= 'h4638_85;
'd48 : lut_data <= 'h463c_48; // ramp cur
'd49 : lut_data <= 'h6780_ff; // dpc
'd50 : lut_data <= 'h6781_04;
'd51 : lut_data <= 'h6785_10;
'd52 : lut_data <= 'h401e_e0; // [4] 0:close tempsens
'd53 : lut_data <= 'h4662_82;
'd54 : lut_data <= 'h4d0d_00; // close random code
'd55 : lut_data <= 'h4039_20;
'd56 : lut_data <= 'h403a_35; //74.25M pclk
'd57 : lut_data <= 'h403b_00;
'd58 : lut_data <= 'h4306_46;
'd59 : lut_data <= 'h430b_a0;
'd60 : lut_data <= 'h4038_f8; //pump clk div
'd61 : lut_data <= 'h420c_05; //hts=3000
'd62 : lut_data <= 'h420d_dc;
'd63 : lut_data <= 'h420e_06; //vts=1584
'd64 : lut_data <= 'h420f_30;
'd65 : lut_data <= 'h4202_00; // ystart=48
'd66 : lut_data <= 'h4203_00;
'd67 : lut_data <= 'h4206_06; // yend=1545 1545 rows selected
'd68 : lut_data <= 'h4207_08;
'd69 : lut_data <= 'h4200_01; // xstart= 264
'd70 : lut_data <= 'h4201_08;
'd71 : lut_data <= 'h4204_09; // xend = 2319 2056 cols selected
'd72 : lut_data <= 'h4205_0f;
'd73 : lut_data <= 'h4211_04; // xstart
'd74 : lut_data <= 'h4213_04; // ystart
'd75 : lut_data <= 'h4208_08; //2048x1536
'd76 : lut_data <= 'h4209_00;
'd77 : lut_data <= 'h420a_06;
'd78 : lut_data <= 'h420b_00;
'd79 : lut_data <= 'h4312_06; // sa1 timing
'd80 : lut_data <= 'h4340_04;
'd81 : lut_data <= 'h4341_d2;
'd82 : lut_data <= 'h4342_01;
'd83 : lut_data <= 'h4343_80;
'd84 : lut_data <= 'h435d_2a; // cmp timing
'd85 : lut_data <= 'h4348_04;
'd86 : lut_data <= 'h4349_d2;
'd87 : lut_data <= 'h434a_01;
'd88 : lut_data <= 'h434b_80;
'd89 : lut_data <= 'h4368_03; // auto precharge
'd90 : lut_data <= 'h4369_30;
'd91 : lut_data <= 'h436a_06;
'd92 : lut_data <= 'h436b_30;
'd93 : lut_data <= 'h4367_05;
'd94 : lut_data <= 'h430e_17;
'd95 : lut_data <= 'h4d08_00; // pclk inv
'd96 : lut_data <= 'h403f_82;
'd97 : lut_data <= 'h4c03_28; //fifo sram read position
'd98 : lut_data <= 'h4c00_45; // Dig SRAM reset
'd99 : lut_data <= 'h4c03_02; //anti smear
'd100 : lut_data <= 'h4211_06;
'd101 : lut_data <= 'h4213_06;
'd102 : lut_data <= 'h4620_82;
'd103 : lut_data <= 'h4630_b1; //0x67
'd104 : lut_data <= 'h4635_60; //0x66
'd105 : lut_data <= 'h4630_67;
'd106 : lut_data <= 'h4626_11;
'd107 : lut_data <= 'h463c_88; //fine gain correction
'd108 : lut_data <= 'h4312_00;
'd109 : lut_data <= 'h4333_80;
'd110 : lut_data <= 'h4334_a0;
'd111 : lut_data <= 'h4620_62; //0xd2
'd112 : lut_data <= 'h4300_10;
'd113 : lut_data <= 'h4627_06;
'd114 : lut_data <= 'h4312_06;
'd115 : lut_data <= 'h4340_03;
'd116 : lut_data <= 'h4341_80;
'd117 : lut_data <= 'h4334_20;
'd118 : lut_data <= 'h431e_10;
'd119 : lut_data <= 'h431f_13;
'd120 : lut_data <= 'h4320_18;
'd121 : lut_data <= 'h4321_18;
'd122 : lut_data <= 'h4039_30;
'd123 : lut_data <= 'h403a_2a; //118.8M pclk
'd124 : lut_data <= 'h403b_00;
'd125 : lut_data <= 'h4640_02;
'd126 : lut_data <= 'h4641_01;
'd127 : lut_data <= 'h6000_21;
'd128 : lut_data <= 'h4340_04;
'd129 : lut_data <= 'h4342_02;
'd130 : lut_data <= 'h4343_60;
'd131 : lut_data <= 'h434a_02;
'd132 : lut_data <= 'h434b_60;
'd133 : lut_data <= 'h4306_66;
'd134 : lut_data <= 'h4367_01;
'd135 : lut_data <= 'h430b_ff;
'd136 : lut_data <= 'h4300_20;
'd137 : lut_data <= 'h431f_10;
'd138 : lut_data <= 'h4f05_e0;
'd139 : lut_data <= 'h4635_62;
'd140 : lut_data <= 'h4620_63; //d2
'd141 : lut_data <= 'h4630_67; //a9,
'd142 : lut_data <= 'h4633_3d;
'd143 : lut_data <= 'h4c00_00; //[2]: 0 mipi->fifo
'd144 : lut_data <= 'h403f_02; //[7]: 0 sel pll_pclk
'd145 : lut_data <= 'h4031_0a; //[3:0] 10bit
'd146 : lut_data <= 'h4018_73; //[7:5] sel lane=reg+1
'd147 : lut_data <= 'h4030_14;
'd148 : lut_data <= 'h4039_00;
'd149 : lut_data <= 'h403a_35;
'd150 : lut_data <= 'h403b_02;
'd151 : lut_data <= 'h403c_08;
'd152 : lut_data <= 'h4650_46;
'd153 : lut_data <= 'h4018_7a; //close unused lane
'd154 : lut_data <= 'h4019_f0;
'd155 : lut_data <= 'h4010_e0; //close dvp out
'd156 : lut_data <= 'h400f_ff;
'd157 : lut_data <= 'h400e_0f;
'd158 : lut_data <= 'h4640_00;
'd159 : lut_data <= 'h0100_01;
default : lut_data <= 'h0000;
endcase
end
endmodule
6.MIPI测试波形
用示波器两探头测得一路通道的差分波形，符合MIPI CSI电气规范。
7. 显示结果
HDMI正常显示，颜色显示正常。
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当前文章：FPGA设计——CMOS摄像与HDMI显示(MIPI版)-创新互联
转载源于：
http://cdkjz.cn/article/diddic.html
