基于IMX429-IMX430-IMX432-IMX437等sensor的SLVS桥MIPI透传模组方案
作者：Hello，Panda
大家好，这篇博文是对之前一篇博文（视频）的补充。
一、概述
模组实现将CMOS图像传感器SLVS接口输出的图像透明传输桥接为MIPI格式，架构见下图1。
图1 透明传输桥接架构
此类LVDS、SubLVDS、SLVS、HiSpi桥MIPI的应用场景主要是为适配不支持LVDS、SLVS、HiSpi等串行相机接口的SoC，可支持任意带宽允许范围内的串行接口到MIPI的数据透传转换，实现与SoC的普遍适配。支持当前所有的主流图像处理类SoC，如：海思Hislicon系列(Hi3559、Hi3519、Hi3403等)、RK系列（RK3588、RK3576、RV1126等）。
数据透传桥接的最大带宽由MIPI D-PHY的带宽决定，MIPI D-PHY接口最高带宽为2.5Gbps/Lane×8lanes = 20Gbps。任意通道的LVDS、SubLVDS、SLVS、HiSpi数据只要符合带宽要求，均可实现桥接。
桥接使用的FPGA需采用低功耗器件（发热越小越好，避免热量影响CMOS图像质量），从性能（速度、功耗、封装尺寸）上考虑，首选Lattice Crosslink-NX器件（LIFCL-17-MG121I或LIFCL-40-MG121I），其次为高云GW5A-25（MG121N封装）。区别是高云GW5A-25仅支持一组2.5Gbps 4-lanes MIPI硬核，带宽限制到了10Gbps，而Lattice Crosslink-NX支持2组2.5Gbps 4-lanes MIPI硬核，数据带宽可以支持到20Gbps。
可以根据实际需求来定制桥接的Sensor、输出AD位数、LVDS/SLVS/SubLVDS/HiSpi等接口数据通道数等。主控不支持Sony或安森美的SPI通信协议的，也可支持IIC转SPI通信功能。
二、硬件描述
硬件尺寸为38mm×38mm，板层为6层，低功耗桥接FPGA和接插件安装在电路板的背面，硬件规格如下：
（1）模组电路尺寸：38mm×38mm；
（2）模组安装孔距：34mm×34mm，孔径φ=2.5mm，可安装任意34mm孔距CS口镜头座；
（3）搭配CMOS芯片：Sony IMX429 LLJ-C，2.83M（1936×1464）像素，4.5μm×4.5μm相元尺寸；
（4）桥接FPGA：Lattice Crosslink-NX LIFCL-40-7MG121I；
（5）对外接口：30Pin 0.5mm间距FPC；
（6）功耗：~1.5W，DC-5V±5%供电时；
（7）工作温度：-30~60°C。
下图2是硬件实物图，如图所示，桥接FPGA安装在CMOS芯片的背面，封装尺寸为6mm×60mm。
图2 IMX429桥接板实物图
对外接插件采用30Pin 0.5mm间距FPC座，插件定义见下表1。
表1 FPC信号描述
| Pin号 | 信号名 | 信号描述 | 备注 |
| 1/3 | VCC | DC-5V直流输入，500mA | |
| 2 | NC | 悬空 | |
| 4 | GND | 电源地 | |
| 5 | TOUT1 | IMX429 TOUT1信号 | |
| 6 | CMOS_XCLR | IMX429 XCLR信号 | |
| 7 | CMOS_XVS | IMX429 XVS信号 | |
| 8 | CMOS_XHS | IMX429 XHS信号 | |
| 9 | TOUT0 | IMX429 TOUT0信号 | |
| 10 | GND | 电源地 | |
| 11 | IIC_SCL | IMX429 SCL信号 | |
| 12 | IIC_SDA | IMX429 SDA信号 | |
| 13 | GND | 电源地 | |
| 14 | CMOS_TRIG1 | IMX429 TRIG1信号 | |
| 15 | CMOS_TRIG2 | IMX429 TRIG2信号 | |
| 16 | GND | 电源地 | |
| 17 | MIPI_CKN | MIPI时钟N | |
| 18 | MIPI_CKP | MIPI时钟P | |
| 19 | GND | 电源地 | |
| 20 | MIPI_DN0 | MIPI LANE0数据N | |
| 21 | MIPI_DP0 | MIPI LANE0数据P | |
| 22 | GND | 电源地 | |
| 23 | MIPI_DN1 | MIPI LANE1数据N | |
| 24 | MIPI_DP1 | MIPI LANE1数据P | |
| 25 | GND | 电源地 | |
| 26 | MIPI_DN2 | MIPI LANE2数据N | |
| 27 | MIPI_DP2 | MIPI LANE2数据P | |
| 28 | GND | 电源地 | |
| 29 | MIPI_DN3 | MIPI LANE3数据N | |
| 30 | MIPI_DP3 | MIPI LANE3数据P |
三、软件描述
运行在LIFCL-40-7MG121I软件功能为SLVS透传桥接到MIPI，其实现逻辑为（见图3）：
（1）FPGA的高速差分IO接收IMX429输出的4-lanes SLVS差分数据，去串行化并按照Sony的协议格式恢复为图像像素数据；
（2）接收到的IMX429图像经过桥接逻辑转发，重新按照MIPI CSI-2协议格式封装后经D-PHY发送给后端SoC使用。
图3 桥接逻辑架构
软件的规格参数如下：
（1）桥接模式：数据透传，控制信号和初始化寄存器配置由后端主控SoC完成，FPGA只桥接数据；
（2）输入输出：CMOS输出为4-Lanes 12bit SLVS数据信号，FPGA采集后经4-Lanes MIPI D-PHY接口输出，输出MIPI格式为CSI-2、RAW12、800Mbps/Lane Data Rate、Gated Clock Mode；
（3）软件采用Verilog源码开发，不使用Lattice官方或第三方付费IP；
（4）软件可直接适配IMX429、IMX430、IMX432、IMX437等Sony CMOS图像传感器。
四、运行效果
下图4是采集桥接后的MIPI数据并经HDMI显示的实际运行效果图（拍摄的是松香盒子）。
图4 拍摄松香盒子运行效果图
今天的分享到此结束，大家晚安。