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OV5645 MIPI CSI-2 2-Lane配置分析：驱动与设备树的真实关系

news 2025/11/10 11:17:13

问题背景

在调试基于Zynq UltraScale+ MPSoC的OV5645摄像头MIPI CSI-2接口时，发现设备树中配置了data-lanes = <1 2>，但驱动代码似乎并未使用此配置。本文分析了正点原子（Altik）和Xilinx官方两种OV5645驱动的2-lane配置机制。

硬件基础：OV5645的MIPI Lane配置

关键寄存器：0x300E (MIPI CONTROL 00)

OV5645通过寄存器0x300E控制MIPI物理层配置：

寄存器地址：0x300E
默认值：0x58Bit[7:5]: mipi_lane_mode001 (0x20): 1-lane模式010 (0x40): 2-lane模式  ← OV5645默认配置其他: Debug模式Bit[4]: MIPI TX PHY power down
Bit[3]: MIPI RX PHY power down  
Bit[2]: mipi_en (0=DVP, 1=MIPI)
Bit[1]: MIPI suspend
Bit[0]: Lane disable option

芯片上电默认值分析：

0x58 = 0101 1000
Bit[7:5] = 010 → 已经是2-lane模式
Bit[4] = 1   → TX PHY power down（待驱动启用）
Bit[3] = 1   → RX PHY power down
Bit[2] = 0   → DVP模式（待切换到MIPI）

驱动实现分析

正点原子（Altik）驱动

宏定义方式固定2-lane：

#define OV5645_2LANES 2
#define OV5645_IO_MIPI_CTRL00 0x300e

启动流配置：

static int __ov5645_start_stream(struct ov5645 *ov5645)
{// 启动时写入0x45ret = ov5645_write_reg(ov5645->client, OV5645_IO_MIPI_CTRL00,OV5645_REG_VALUE_08BIT, 0x45);return ov5645_write_reg(ov5645->client, OV5645_SYSTEM_CTRL0,OV5645_REG_VALUE_08BIT, OV5645_SYSTEM_CTRL0_START);
}

0x45寄存器值解析：

0x45 = 0100 0101
Bit[7:5] = 010 → 2-lane模式
Bit[4] = 0   → PHY正常工作
Bit[3] = 0   → PHY正常工作
Bit[2] = 1   → MIPI使能（关键：从DVP切换到MIPI）
Bit[1] = 0   → 不suspend
Bit[0] = 1   → Lane disable option

停止流配置：

static int __ov5645_stop_stream(struct ov5645 *ov5645)
{// 停止时写入0x40ov5645_write_reg(ov5645->client, OV5645_IO_MIPI_CTRL00,OV5645_REG_VALUE_08BIT, 0x40);return ov5645_write_reg(ov5645->client, OV5645_SYSTEM_CTRL0,OV5645_REG_VALUE_08BIT, OV5645_SYSTEM_CTRL0_STOP);
}

0x40寄存器值解析：

0x40 = 0100 0000
Bit[7:5] = 010 → 保持2-lane模式
Bit[2] = 0   → 禁用MIPI输出

V4L2 mbus配置（旧版API）：

static int ov5645_g_mbus_config(struct v4l2_subdev *sd,struct v4l2_mbus_config *config)
{u32 val = 0;// 1 << (2 - 1) = 2 = 0b00000010 (Bit 1表示2-lane)val = 1 << (OV5645_2LANES - 1) |V4L2_MBUS_CSI2_CHANNEL_0 |V4L2_MBUS_CSI2_CONTINUOUS_CLOCK;config->type = V4L2_MBUS_CSI2_DPHY;config->flags = val;return 0;
}

像素时钟计算包含lane数：

pixel_rate = (u32)link_freq / mode->bpp * 2 * OV5645_2LANES;

关键特点：

❌ 未解析设备树endpoint
❌ 未读取data-lanes配置
✅ Hard-coded为2-lane
✅ 使用固定寄存器值0x45/0x40

Xilinx官方驱动

Probe函数中解析设备树：

static int ov5645_probe(struct i2c_client *client)
{struct v4l2_fwnode_endpoint ep;// 解析endpointendpoint = of_graph_get_next_endpoint(dev->of_node, NULL);ret = v4l2_fwnode_endpoint_parse(of_fwnode_handle(endpoint), &ov5645->ep);// 验证总线类型if (ov5645->ep.bus_type != V4L2_MBUS_CSI2_DPHY) {dev_err(dev, "invalid bus type, must be CSI2\n");return -EINVAL;}// 注意：解析了ep但从未使用ep.bus.mipi_csi2.num_data_lanes！
}

启动/停止流配置（与Altik完全相同）：

static int ov5645_s_stream(struct v4l2_subdev *subdev, int enable)
{if (enable) {// 启动流ret = ov5645_write_reg(ov5645, OV5645_IO_MIPI_CTRL00, 0x45);ret = ov5645_write_reg(ov5645, OV5645_SYSTEM_CTRL0,OV5645_SYSTEM_CTRL0_START);} else {// 停止流ret = ov5645_write_reg(ov5645, OV5645_IO_MIPI_CTRL00, 0x40);ret = ov5645_write_reg(ov5645, OV5645_SYSTEM_CTRL0,OV5645_SYSTEM_CTRL0_STOP);}
}

断电时恢复默认值：

static int ov5645_set_power_off(struct device *dev)
{ov5645_write_reg(ov5645, OV5645_IO_MIPI_CTRL00, 0x58);// 其他断电操作...
}

关键特点：

✅ 解析了设备树endpoint
✅ 验证了总线类型
❌ 但从未使用ep.bus.mipi_csi2.num_data_lanes
✅ 使用相同的寄存器值0x45/0x40/0x58

对比：正确使用data-lanes的驱动（OV5640）

OV5640驱动展示了如何正确使用设备树的data-lanes配置：

struct ov5640_dev {struct v4l2_fwnode_endpoint ep;// ... 其他成员
};// 在时钟配置中使用num_data_lanes
static int ov5640_set_mipi_pclk(struct ov5640_dev *sensor)
{unsigned char num_lanes;// 从解析的endpoint读取lane数num_lanes = sensor->ep.bus.mipi_csi2.num_data_lanes;// 用于计算采样率sample_rate = (link_freq * mipi_div * num_lanes * 2) / 16;// ... 其他计算
}

设备树配置分析

典型设备树配置

&i2c1 {ov5645_cam: camera@3c {compatible = "ovti,ov5645";reg = <0x3c>;port {ov5645_ep: endpoint {data-lanes = <1 2>;                      // ← 声明使用lane1和lane2link-frequencies = /bits/64 <594000000>; // ← DDR速率：594 Mbpsremote-endpoint = <&mipi_csi_in>;};};};
};&mipi_csi2_rx_subsyst_0 {mipi_csi_port0: port@0 {mipi_csi_in: endpoint {data-lanes = <1 2>;                   // ← MIPI RX端也声明2-laneremote-endpoint = <&ov5645_ep>;};};
};

V4L2 Endpoint结构体

struct v4l2_fwnode_endpoint {enum v4l2_mbus_type bus_type;union {struct {unsigned int num_data_lanes;      // ← data-lanes数量unsigned int data_lanes[8];       // ← 每条lane的编号unsigned int clock_lane;// ... 其他成员} mipi_csi2;// ... 其他总线类型} bus;
};

关键结论

OV5645的2-Lane配置机制

配置层次	配置方法	是否必需	实际作用
硬件默认	芯片Reset值0x58	-	Bit[7:5]=010，默认2-lane
寄存器配置	0x300E写入0x45/0x40	✅ 必需	Bit[2]控制MIPI使能
设备树data-lanes	`data-lanes = <1 2>`	❌ 不必需	驱动未读取此值
设备树link-frequencies	`link-frequencies = <594000000>`	✅ 必需	V4L2框架匹配验证

三个关键发现

OV5645芯片硬件默认就是2-lane模式
- Reset默认值0x58的Bit[7:5]=010
- 驱动所有配置（0x45/0x40/0x58）的Bit[7:5]都保持为010
两种驱动都未使用设备树的data-lanes配置
- Altik驱动：完全不解析endpoint
- Xilinx驱动：解析endpoint但不使用num_data_lanes
- 都通过hard-coded方式配置2-lane
寄存器0x300E的真正作用是控制MIPI使能
- Bit[7:5]控制lane数（固定为010）
- Bit[2]控制MIPI vs DVP切换（关键）
- Bit[4:3]控制PHY电源
- 0x45启动流：Bit[2]=1使能MIPI输出
- 0x40停止流：Bit[2]=0禁用MIPI输出

实际影响

对于使用OV5645的开发者：

设备树中的data-lanes = <1 2>可以省略
- OV5645驱动不会读取此配置
- 芯片硬件固定工作在2-lane模式
- 除非物理上只连接1根数据线
真正需要配置的是link-frequencies
```
link-frequencies = /bits/64 <594000000>;  // DDR速率
```
- 用于V4L2框架的link_freq控制匹配
- 驱动中link_freq应设置为297MHz（594/2）
- Vivado MIPI CSI-2 IP核的Line Rate应配置为594 Mbps
驱动移植注意事项
- 如需支持1-lane模式，必须修改驱动代码
- 需要从设备树读取ep.bus.mipi_csi2.num_data_lanes
- 根据lane数动态配置0x300E的Bit[7:5]
- 参考OV5640驱动的实现方式

改进建议

如果要让OV5645驱动支持动态lane配置，应参考OV5640驱动：

struct ov5645 {struct v4l2_fwnode_endpoint ep;unsigned int num_lanes;  // 新增成员// ... 其他成员
};static int ov5645_probe(struct i2c_client *client)
{// 解析endpointret = v4l2_fwnode_endpoint_parse(..., &ov5645->ep);// 读取并验证lane数num_lanes = ov5645->ep.bus.mipi_csi2.num_data_lanes;if (num_lanes != 1 && num_lanes != 2) {dev_err(dev, "invalid number of lanes: %u\n", num_lanes);return -EINVAL;}ov5645->num_lanes = num_lanes;// ... 其他初始化
}static int ov5645_start_stream(struct ov5645 *ov5645)
{u8 lane_mode;u8 reg_val;// 根据lane数配置寄存器lane_mode = (ov5645->num_lanes == 1) ? 0x20 : 0x40;  // Bit[7:5]reg_val = lane_mode | 0x05;  // 加上Bit[2]=1和Bit[0]=1ret = ov5645_write_reg(ov5645, 0x300E, reg_val);// ... 其他配置
}