图像传感器接口：从模拟到数字化转型

在图像传感器与其他芯片（比如图像处理器或系统处理器）分离的系统中,图像传感器数据通过图像总线被传送。图像传感器的接口总线主要分为模拟和数字,如图5.13所示。在模拟接口上,数据输出是以模拟形式出现的。

图5.13 模拟接口、并行数字接口、模拟和数字的典型信号

a）模拟接口 b）并行数字接口 c）模拟和数字的典型信号(www.xing528.com)

对于模拟视频接口,数据中包括水平和垂直同步信号,有助于在光栅扫描中识别一帧的开始和一行的开始。在接收端,首先必须识别帧和行,然后再进行模拟信号采样,转化为数字格式。在一个模拟接口中,必须知道像素数和帧率,才能对每行的模拟信号采样,以获得正确数量的水平像素。

当图像传感器和A-D转换器及控制逻辑集成在一起时,图像数据在数字图像传感器的总线上输出。水平方向和垂直方向的同步信号以并行方式提供有效的图像数据标记。在接收端,图像能被无失真地重新构建。尽管并行数据总线适合于小型的图像阵列,但是其数据带宽制约了大型图像阵列的数据传输。系统级问题,如信号完整性和I/O能量消耗,限制了图像传输的可达速率。

随着器件集成技术的改进,出现了一系列新的图像传感器接口标准,减少了引脚数和能量,简化了系统级的接口。例如,图像传感器的移动工业处理接口标准MIPI-CSI2,旨在解决图像传感器的移动应用接口问题。物理层标准MIPI-CSI2由两对或两对以上的LDVS（低压差分接口）子接口组成。图像和控制数据经封装后传输。传输协议是相对复杂的,在发送端和接收端均需要兼容该协议。4根数据线的MIPI-CSI2接口的传输速率是4Gbit/s。