跳到主要内容

MIPI-CSI

K3 平台在摄像头输入侧仅保留了 MIPI-CSI 采集链路，不包含 K1 平台中的 ISP 和 CPP 硬件模块。 因此本章聚焦于 K3 的 MIPI D-PHY + CCIC + CCIC DMA + Sensor驱动架构、设备树配置方式以及测试程序使用说明。

1 规格介绍​

MIPI CSI (CSI-2 V1.1) 4 lane (x3)​

  • 支持多种 Lane 组合模式：
    • 4 Lane + 4 Lane + 4 Lane
    • 4 Lane + 4 Lane + 2 Lane + 2 Lane
  • DPHY V1.1，最高速率可达 1.5 Gbps/lane
  • 支持 RAW8/RAW10/RAW12 格式，以及传统的 YUV420 8-bit 输入格式

2 DTS 配置说明​

2.1 驱动代码结构​

K3 平台 MIPI-CSI 相关代码位于 linux-6.18/drivers/media/platform/spacemit/， 其中 cam_ccic/ 负责 CSI PHY、CCIC、DMA、视频节点和 IOMMU， cam_sensor/ 负责各类 sensor 的上电、寄存器初始化和用户态控制接口。

代码目录结构如下：

linux-6.18/drivers/media/platform/spacemit/
├── cam_ccic/
│   ├── Kconfig
│   ├── Makefile
│   ├── csiphy.c                  // D-PHY 初始化与链路参数配置
│   ├── csiphy.h
│   ├── ccic_drv.c                // CCIC 主控驱动，负责探测、资源初始化和 path 管理
│   ├── ccic_drv.h
│   ├── ccic_hwreg.c              // CCIC 寄存器读写和底层硬件配置
│   ├── ccic_hwreg.h
│   ├── ccic_vdev.c               // V4L2 视频节点实现
│   ├── ccic_vdev.h
│   ├── ccic_dma.c                // DMA 通道管理和 path 到 DMA 的绑定
│   ├── ccic_dma.h
│   ├── ccic_iommu.c              // IOMMU 相关实现
│   ├── ccic_iommu.h
│   ├── ccic_reg_iommu.h
│   ├── dptc_drv.c
│   ├── dptc_drv.h
│   └── dptc_pll_setting.h
└── cam_sensor/
    ├── Kconfig
    ├── Makefile
    ├── imx219_sensor.c           // IMX219 sensor 驱动
    ├── imx415_sensor.c           // IMX415 sensor 驱动
    ├── ov5647_sensor.c           // OV5647 sensor 驱动
    ├── ov2735_sensor.c           // OV2735 sensor 驱动
    └── ov5640_max96724_max9295_sensor.c  // OV5640 GMSL sensor 驱动

2.2 配置思路​

K3 的摄像头 DTS 配置可以按下面的顺序理解：

  1. SoC 公共 .dtsi 中先定义好 csiphy、ccic、ccic_dma
  2. 板级 .dts 中打开需要使用的 &csiphyX 和 &ccicX
  3. 在对应的 I2C 控制器下添加具体 sensor 节点
  4. 用 csi-id 把 sensor 绑定到某一路 CSI 控制器

2.3 SoC 公共节点​

K3 SoC 公共摄像头节点位于 k3-camera.dtsi，主要包含三类节点：

  • csiphy0 ~ csiphy2
  • ccic0 ~ ccic3
  • ccic_dma

说明：

  • k3-camera.dtsi 中这些 camera 公共节点一般不做板级修改，通常保持 SoC 公共定义。
  • 板级适配主要在 .dts 中完成：使能/关闭对应 &csiphyX、&ccicX，并新增/调整 sensor 节点。

2.3.1 csiphy 节点​

典型写法如下：

csiphy0: csiphy@d420a000 {
	compatible = "spacemit,csi-dphy";
	cell-index = <0>;
	spacemit,apmu = <&syscon_apmu>;
	spacemit,ctrl-offset = <0x37c>;
	reg = <0x0 0xd420a000 0x0 0x13f>;
	reg-names = "csiphy-regs";
	clocks = <&syscon_apmu CLK_APMU_CCIC1PHY>;
	clock-names = "csi_dphy";
	resets = <&syscon_apmu RESET_APMU_CCIC1_PHY>;
	reset-names = "csi_dphy_reset";
	status = "okay";
};

2.3.2 ccic 节点​

典型写法如下：

ccic0: cam_ccic@d420a000 {
	compatible = "spacemit,ccic";
	cell-index = <0>;
	spacemit,csiphy = <&csiphy0>;
	reg = <0x0 0xd420a000 0x0 0x3ff>;
	reg-names = "ccic-regs";
	interrupt-parent = <&saplic>;
	interrupts = <81 4>;
	interrupt-names = "ccic-irq";
	clocks = <&syscon_apmu CLK_APMU_CSI>,
		 <&syscon_apmu CLK_APMU_CCIC_4X>,
		 <&syscon_apmu CLK_APMU_SC2_HCLK>,
		 <&syscon_apmu CLK_APMU_ISP_BUS>;
	clock-names = "csi_func", "ccic_func", "sc2_ahb", "sc2_axi";
	resets = <&syscon_apmu RESET_APMU_CSI>,
		 <&syscon_apmu RESET_APMU_CCIC_4X>,
		 <&syscon_apmu RESET_APMU_SC2_HCLK>,
		 <&syscon_apmu RESET_APMU_ISP_CIBUS>;
	reset-names = "csi_reset", "ccic_4x_reset",
		      "sc2_hclk_reset", "isp_cibus_reset";
	status = "okay";
};

特别的，对于 ccic2 和 ccic3，两者共用同一个D-PHY，需要按两种 lane 组合来配置：

  • 2lane + 2lane（csi2 与 csi3 同时使用）
    • ccic2 与 ccic3 的 spacemit,csiphy 都指向 &csiphy2
    • &csiphy2 的 spacemit,bifmode-enable 设为 <1>
    • 同时使能 &ccic2 和 &ccic3
&csiphy2 {
	spacemit,bifmode-enable = <1>;
	status = "okay";
};

&ccic2 {
	status = "okay";
};

&ccic3 {
	status = "okay";
};
  • 4lane（只使用 csi2 或 csi3 其中一路）
    • 使用的那一路 ccic 仍指向 &csiphy2
    • &csiphy2 的 spacemit,bifmode-enable 设为 <0>
    • 未使用的那一路 ccic 设为 disabled
&csiphy2 {
	spacemit,bifmode-enable = <0>;
	status = "okay";
};

&ccic2 {
	status = "okay";
};

&ccic3 {
	status = "disabled";
};

2.3.3 ccic_dma 节点​

典型写法如下：

ccic_dma: cam_ccic_dma@d420f000 {
	compatible = "spacemit,ccic-dma";
	cell-index = <0>;
	reg = <0x0 0xd420f000 0x0 0x1080>;
	reg-names = "ccic-dma-regs";
	interrupt-parent = <&saplic>;
	interrupts = <93 4>, <80 4>;
	interrupt-names = "ccic-dma-irq", "ccic-dma-mmu-irq";
	status = "okay";
};

3 测试程序​

3.1 csi-test​

K3 的 MIPI-CSI 基础验证程序位于：

package/csi-test/

程序入口为 csi_test.c，各 sensor case 位于 case/ 子目录，当前 CMakeLists.txt 包含：

csi_test.c
csi_path.c
case/csi_test_case0.c
case/csi_test_case1.c
case/csi_test_case2.c
case/csi_test_case3.c
case/csi_test_case4.c
self_buffer_manager.c

该程序本质上完成两部分工作：

  • 通过 sensor misc 设备节点控制具体传感器上电、初始化、开关流
  • 通过 csiX_pathY 视频节点配置 CCIC path 并接收 RAW 数据
  • 启动时扫描 /dev/videoN，通过 VIDIOC_QUERYCAP 将视频节点匹配为 csiX_pathY

3.2 采集链路​

K3 的 MIPI-CSI 采集流程如下：

sensor -> CSI D-PHY -> CCIC -> CCIC DMA -> DDR
  • 用户空间通过 V4L2 视频节点获取 RAW 数据，没有ISP和CPP 图像处理链路。

3.3 软件流程​

参考 package/csi-test/ 中测试程序，典型软件流程如下：

  1. 打开 sensor 设备节点，例如 /dev/imx219-0
  2. 对 sensor 依次执行 power on -> detect -> init regs
  3. 打开对应的 csiX_pathY 视频节点
  4. 通过 V4L2 设置图像格式
  5. 通过 VIDIOC_S_PARM 下发 lane、link frequency、work mode、VC/DT filter、dma channel 等私有路径参数
  6. 申请并 queue 采集 buffer
  7. 使能 CSI path
  8. 对 sensor 执行 stream on
  9. 驱动采集 RAW 数据并通过 DQBUF / callback 返回用户空间
  10. 停流时按 sensor stream off -> disable path -> 释放 buffer -> power off sensor 的顺序退出

可简化表示为：

Sensor init
    -> CSI path set_attr
    -> REQBUFS / QBUF
    -> enable_csi_path
    -> Sensor stream on
    -> RAW frame capture
    -> stream off / disable path / release

3.4 测试程序使用说明​

3.4.1 支持的测试场景​

从 package/csi-test/csi_test.c 的帮助信息可知，当前包含如下场景：

  • case 0-3：sensor 单路raw出流
  • case 4：GMSL (OV5640+MAX96724+MAX9295) 的 4VC UYUV格式采集

3.4.2 基本命令格式​

csi_test [options]

常用参数如下：

  • -n, --case：测试用例编号
  • -c, --csi：CSI ID
  • -l, --lane：lane 数
  • -b, --bit：bit depth
  • -r, --link-freq：MIPI link frequency，单位 Mbps
  • -a, --autostart：是否自动开流，1 表示自动开流
  • -f, --frame：采集多少帧后自动退出
  • -s, --sub-case：多实例并发时为每个子进程指定 case

3.4.3 使用示例​

单路 IMX219​
csi_test -n 0 -c 0 -l 2 -b 10 -r 914 -a 1 -f 100

表示：

  • 运行 case 0
  • 使用 csi0
  • 2 lane
  • RAW10
  • link frequency 914 mbps
  • 自动开流
  • 采集 100 帧后退出
OV5640 GMSL 4VC​
csi_test -n 4 -c 0 -l 4 -a 1 -f 100

表示：

  • 运行 GMSL case 4
  • 使用 csi0
  • 4 lane
  • 4 个 VC 映射到 path0 ~ path3
  • 默认按自定义 topo 绑定 DMA channel
双路并行​
csi_test -n 5 -c 0,1 -l 2,2 -b 10,10 -s 0,1 -a 1 -f 500

表示同时启动两个子进程，例如：

  • 一个执行 case 0，绑定 csi0
  • 一个执行 case 1，绑定 csi1

4 如何适配一个新的sensor​

4.1 板级 DTS 需要配置哪些内容​

板级 DTS 主要做三件事：

4.1.1 使能csi控制器对应的 csiphy​

例如：

&csiphy0 {
	status = "okay";
};

4.1.2 使能对应的 ccic​

例如：

&ccic0 {
	status = "okay";
};

如果该板子没有用到某一路 CCIC，应将其保持为 disabled，避免无效探测。

4.1.3 在 I2C 下增加 sensor 节点​

例如：

&i2c5 {
	status = "okay";

	imx219@10 {
		compatible = "sony,imx219";
		reg = <0x10>;
		csi-id = <0>;
		vdd-supply = <&aldo3>;
		pwdn-gpios = <&gpio 1 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		status = "okay";
	};
};

其中：

  • compatible
    • 决定匹配哪颗 sensor 驱动
  • reg
    • sensor 的 I2C 地址
  • csi-id
    • 指定这颗 sensor 接到哪一路 CSI
  • vdd-supply
    • sensor 供电
  • pwdn-gpios
    • power-down 控制脚
  • reset-gpios
    • 若硬件需要，可增加 reset 脚
  • pinctrl-names / pinctrl-0
    • sensor 本身需要的 pinctrl 配置
    • 如果这颗 sensor 所在接口还挂了一个 mux 控制脚，也通常在这里引用对应的 mux pinctrl
  • i2c-mux-gpios
    • 若板上通过 GPIO 控制 I2C mux，用于在两颗 sensor 之间切换 I2C 通路，需要在 sensor 节点里配置这个属性
    • 这个属性应和 pinctrl-0 一起理解，mux 控制脚的 pinmux 也属于 sensor 节点配置的一部分
  • status
    • 是否使能该 sensor

4.2 在 cam_sensor 中添加 sensor 驱动​

除 DTS 配置外，适配新 sensor 还需要在内核 cam_sensor 中补齐驱动代码。
K3 当前 sensor 驱动目录为：

linux-6.18/drivers/media/platform/spacemit/cam_sensor/

建议按以下步骤进行：

  1. 新增驱动源文件
    • 参考 imx219_sensor.c、ov5647_sensor.c 等新建 <sensor>_sensor.c
  2. 在 cam_sensor/Kconfig 增加新 sensor 配置项
    • 新增 config SPACEMIT_K3_CAM_<SENSOR>
    • 依赖一般保持 SPACEMIT_K3_CCIC && I2C
  3. 在 cam_sensor/Makefile 增加编译项
    • 增加 obj-$(CONFIG_SPACEMIT_K3_CAM_<SENSOR>) += <sensor>_sensor.o
  4. 对齐 DTS 的 compatible 与驱动 of_match_table
    • 确保设备树能正确匹配到新增 driver
  5. 对齐 csi-test 的设备节点与 ioctl 定义
    • 设备节点命名需与测试程序实际打开的节点一致，例如 /dev/imx219-<csi_id>
    • 在 package/csi-test/case/ 新增或复用对应 <sensor>.h 的 ioctl 宏定义
  6. 若需要新增测试 case
    • 在 package/csi-test/case/ 新增 csi_test_caseX.c
    • 在 csi_test.c 中补充 case 分发和帮助信息
    • 在 CMakeLists.txt 中加入新的 case 源文件