《从零掌握MIPI CSI-2: 协议精解与FPGA摄像头开发实战》-- CSI-2 协议详细解析 (三）数据格式
CSI-2 协议详细解析（三）：数据格式（Data Formats）
1. 格式分类与优先级
| 类型 | 主要格式（Primary） | 次要格式（Secondary） |
|---|---|---|
| YUV | YUV422 8-bit | YUV420 8-bit/10-bit (Legacy/CSPS) |
| RGB | RGB888, RGB565 | RGB666, RGB555, RGB444 |
| RAW | RAW8 | RAW6/7/10/12/14 |
| 其他 | 通用8位长包, 用户自定义字节包 | - |
- 强制支持要求 ：
发送端（TX）至少支持一种主要格式。
接收端（RX）必须支持所有主要格式。
2. 通用数据格式
(1) 数据类型代码
| Data Type | 描述 |
|---|---|
0x10 | Null（空包，内容忽略） |
0x11 | Blanking（消隐数据，内容忽略） |
0x12 | Embedded 8-bit（嵌入式非图像数据） |
0x13-0x17 | Reserved（保留） |
(2) 嵌入式数据（Embedded Data）
- 位置 ：可置于帧头（零或多行）或帧尾（零或多行）
- 用途 ：传输非图像信息（如传感器参数、时间戳）。
- 包结构 ：使用
0x12数据类型，负载长度=8位字节的整数倍。
3. YUV格式
(1) 关键特性
- 颜色空间 ：基于ITU-R BT.601的8位伽马校正Y’CbCr
- 传输规则 ：每行图像数据=1个长包。
- 子格式对比 ：
格式 传输方式 行约束 包长度规则（表10-15） Legacy YUV420 8-bit 奇行传 UYYY...，偶行传VYYY...总行数必须为偶数 每包=3字节/2像素 （24位） YUV420 8-bit 奇行仅传 Y，偶行传UYYY（同YUV422）总行数必须为偶数 奇行：2字节/2像素``偶行：4字节/2像素 YUV422 8-bit 每像素传 UYVY序列（图82）- 每包=4字节/2像素 （32位）
(2) 字节映射规则
-
Legacy YUV420
Byte n=V/U分量→Byte n+1=Y1→Byte n+2=Y2
-
YUV422 ：
Byte n=U→Byte n+1=Y1→Byte n+2=V→Byte n+3=Y2
4. RGB格式
(1) 关键特性
- 颜色空间 ：基于IEC 61966的非线性sRGB’
- 子格式对比 ：
格式 位深 传输单元 包长度规则（表17-20） RGB888 8位/分量（24位） 3字节/像素 每包=3字节×像素数 RGB565 5-6-5位（16位） 2字节/像素 每包=2字节×像素数 RGB666 6位/分量（18位） 3字节/2像素 每包=3字节×（像素数/2）
(2) 字节映射规则
-
RGB888 ：
Byte n=B→Byte n+1=G→Byte n+2=R
-
RGB565 ：
Byte n=G2 G1 G0 B4 B3 B2 B1 B0（低8位）
Byte n+1=R4 R3 R2 R1 R0 G5 G4 G3（高8位）
5. RAW格式
(1) 关键特性
- 数据来源 ：相机传感器原始Bayer模式数据
- 通用规则 ：每行图像数据=1个长包， 像素需填充对齐
- 子格式对比 ：
格式 位深 传输单元 包长度约束 填充要求 RAW8 8位/像素 1字节/像素 每包=1字节×像素数 无 RAW10 10位/像素 4字节存储3像素（图110） 每包=4字节×（像素数/3） 像素数需为4的倍数 RAW12 12位/像素 3字节存储2像素 每包=3字节×（像素数/2） 像素数需为2的倍数
(2) 字节映射示例（RAW10）
- 像素序列 ：
Pixel1 (10位)→Pixel2 (10位)→Pixel3 (10位) - 字节打包 ：
6. 用户自定义格式
- 数据类型 ：
0x30-0x37。 - 特性 ：
负载为 任意8位字节流 （图118）。
长度可变，无内容限制（如传输JPEG压缩数据）。
包结构：长包格式，负载长度=字节整数倍。
关键设计约束
- 包负载对齐 ：所有负载长度必须是 8位的整数倍
- 数据类型一致性 ：包头中的
Data Type必须匹配负载格式 - 行长度统一 ：同一帧内同虚拟通道同数据类型的所有包 长度必须相等 （YUV420例外）。
总结 ：本章定义了CSI-2支持的像素级数据编码规则，涵盖主流图像格式（YUV/RGB/RAW）及自定义数据，通过严格的包长度约束和字节映射确保传输效率。实际实现需重点处理对齐要求（如RAW10的4像素对齐）和格式兼容性。查看CSI-2协议，了解更多更详细的数据格式。