实测52.4MB/s！全国产ARM+FPGA的CSI通信案例分享！

Tronlong创龙科技

2024-7-17 11:25:24

321 核心板单片机

本帖最后由 Tronlong创龙科技于 2024-7-19 16:38 编辑

CSI总线介绍与优势

CSI（CMOS sensor parallel interfaces）总线是一种用于连接图像传感器和处理器的并行通信接口，应用于工业自动化、能源电力、智慧医疗等领域，CSI总线接口示意图如下所示（以全志科技T3处理器的CSI0为例）。

图1

高带宽：CSI总线支持高速数据传输，可以满足多通道高速AD数据的传输需求。

开发难度低：CSI总线采用并行数据和控制信号分离方式，时序简单，FPGA端接口开发难度低。

低成本：CSI总线采用并行传输方式，FPGA端使用资源少，对FPGA器件资源要求低。

国产ARM + FPGA架构介绍与优势

近年来，随着中国新基建、中国制造2025规划的持续推进，单ARM处理器越来越难胜任工业现场的功能要求，特别是如今能源电力、工业控制、智慧医疗等行业，往往更需要ARM + FPGA架构的处理器平台来实现例如多路/高速AD采集、多路网口、多路串口、多路/高速并行DI/DO、高速数据并行处理等特定功能，因此ARM + FPGA架构处理器平台愈发受市场欢迎。

图2

创龙科技SOM-TLT3F是一款基于全志科技T3四核ARM Cortex-A7处理器 + 紫光同创Logos PGL25G/PGL50G FPGA设计的异构多核全国产工业核心板，ARM Cortex-A7处理单元主频高达 1.2GHz。核心板ARM、FPGA、ROM、RAM、电源、晶振、连接器等所有元器件均采用国产工业级方案，国产化率100%。

全志T3为准车规级芯片，四核ARM Cortex-A7架构，主频高达1.2GHz，支持双路网口、八路UART、SATA大容量存储接口，同时支持4路显示、GPU以及1080P H.264视频硬件编解码。另外，创龙科技已在T3平台适配国产嵌入式系统翼辉SylixOS，真正实现软硬件国产化。

紫光同创Logos PGL25G/PGL50G FPGA在工业领域应用广泛，逻辑资源分别为27072/51360，与国外友商产品pin to pin兼容，主要用于多通道/高速AD采集或接口拓展。因其价格低、质量稳定、开发环境易用等优点，受到工业用户的广泛好评。

图3 ARM + FPGA典型应用领域

国产ARM + FPGA的CSI通信案例介绍

本章节主要介绍全志科技T3与紫光同创Logos基于CSI的ARM + FPGA通信方案，使用的硬件平台为：创龙科技TLT3F-EVM工业评估板。

为了简化描述，正文仅摘录方案功能描述与测试结果，详细开发文档请扫描文末二维码下载。

该案例实现T3(ARM Cortex-A7)与FPGA的CSI通信功能。案例使用的CSI0总线，最高支持分辨率为1080P@30fps，数据位宽为8bit，如下图所示。CSI0理论传输带宽为：1920 x 1080 x 8bit x 30fps ≈ 59MB/s。

图4

功能框图与程序流程图，如下图所示。

图5 功能框图

图6 ARM程序流程图

ARM端案例csi_test案例说明

ARM端案例csi_test主要功能如下：
（1）基于Linux子系统V4L2；
（2）通过CSI总线，采集指定帧数数据；
（3）计算总耗时；
（4）打印平均采集速率，并校验最后一帧图像的数据。

FPGA端案例parallel_csi_tx案例说明

FPGA端案例parallel_csi_tx主要功能如下：

（1）将测试数据(0x00~0xFF)写入FIFO；

（2）从FIFO读出数据，按行与帧的方式、1024x512的分辨率，通过CSI总线发送至ARM端。

案例测试演示

FPGA程序将CSI_PCLK设置为65MHz，测试数据写入FIFO的时钟FIFO_WR_CLK设置为59MHz。由于FPGA端需将数据写入FIFO再从FIFO读出后发送，每一行与每一帧之间的间隔时间会受FIFO写入的速率影响，因此CSI通信的实际理论传输带宽应为：(59MHz x 8bit / 8)MB/s = 59MB/s。从上图可知，本次实测传输速率约为52.4MB/s，误码率为0，接近理论通信速率。

图7

本主题由 dianzi_0101 于 2024-7-19 17:33 审核通过