[发明专利]一种实现MIPI镜头在可穿戴设备当中使用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及摄像头图片处理领域，具体涉及将MIPI协议的接口与FPGA的结合，使用FPGA直接实现图像处理功能。

背景技术

未来的产品都将朝着移动的方向发展，随着时间的推移，涌现出了许许多多的接口标准，例如UART协议、I2C、I2S、SPI、SDIO等，同时也出现了各种与摄像头传感器和显示器相关的并行接口，多种不同的接口标准导致了设计时的混乱。移动设备的设计人员在设计某个功能系统时，可能得处理多达五种相互有冲突的专用物理层接口。多种不同的标准不利于设备接口的互联互通，也限制了产品开发者的选择。MIPI(移动产业处理器接口)是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准，旨在将移动设备内部的接口如摄像头、显示屏、基带、射频接口等标准化，从而增加设计灵活性，同时降低成本、设计复杂度、功耗和EMI。

目前高端手机摄像头均为MIPI接口，一般使用的都是直接的数据处理芯片，如富士通等等专用芯片，该接口信号不能直接通过FPGA或DSP采集。但随着仪器设备的小型化趋势和手机摄像头性能的不断提高，使得在某些军事、工业设备上使用手机摄像头成为重要的方案之一，传统的通过数据处理芯片处理图片的方法在安全性、图片处理质量、待机时间以及运算速度上已经逐渐不能满足人们的需求。现有的解决方案一般从提高数据处理芯片的性能入手，一方面这种性能的提高是相对的、有限的；另一方面，这种操作无疑增加了生产成本，降低了产品竞争力。综上所述，单纯的提高数据处理芯片性能并不能解决通过数据处理芯片处理MIPI接口摄像头图片本身存在的矛盾。本发明创造性的将MIPI协议的接口与FPGA直接相连，使用FPGA直接实现图像处理功能，藉此实现更安全、运算速度更快、待机时间更长、声音及萤幕解析度更好的功能，完美的解决了传统图片处理方式存在的上述问题。

发明内容

为了克服现有的手机摄像头MIPI接口直接连接数据处理芯片进行图片处理这一传统方式带来的安全性能低、图片处理质量差、待机时间短以及运算速度的不足，本发明提供一种实现MIPI镜头在可穿戴设备当中使用的方法，将MIPI协议的接口与FPGA直接相连，使用FPGA直接实现图像处理功能。利用FPGA强大的运算功能，可以实现图片处理更安全、快速、低耗能的目标，同时可以满足更高质量图片的要求。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：选择适合的FPGA，本系统中FPGA选型为XILINX公司的Spartant6系列的FPGA。选择合适的电气接口设计：数据传输的差分信号直接经过HS接收端接收，同时引出差分信号中的一条线连接至LP接收端进行数据接收。根据两种信号选择适合的约束管脚类型来采集专用电平的信号，LP不是差分信号，LP电平混叠着HS信号，设计时应避免使用低通滤波器而采用特定的管脚约束直接将LP信号连接FPGA的管脚，同时提高接收端低电平信号的噪声容限。再根据信号协议，将混叠了各种信息的MIPI信号进行处理，分离出行、场同步信号，进行时序整合；根据整合后的信息将图像信号解码成通用的LVCMOS信号并进行成像实验。

本发明的有益效果是，FPGA的基本查找表单元LUT仅占全资源的1％，在帧频为22fps、像素分辨率3264×2448时成像质量高、无畸变、长时间连续成像无丢帧现象，证明了该设计的可靠性和稳定性。同时程序可移植性强、输出为并行信号，满足开发人员的使用要求，已应用到某些具体项目中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是MIPI数据包发送格式图。

图2是MIPI信号接收装置示意图。

图3是MIPI信号高速模式接收电路示意图图。

图4是FPGA模块提取行、场信号程序流程图。

图5是MIPI信号数据解码流程图。

图6是FPGA内部各模块的构成图。

具体实施方式

结合附图，以下对本发明整体的组成和功能做进一步详细说明。

本发明具体涉及将MIPI协议的接口与FPGA的结合，使用FPGA直接实现图像处理功能