實測52.4MB/s！全國產ARM+FPGA的CSI通信案例分享！

Tronlong--

CSI總線介紹與優勢

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]CSI（CMOS sensor parallel interfaces）總線是一種用于連接圖像傳感器和處理器的并行通信接口，應用于工業自動化、能源電力、智慧醫療等領域，CSI總線接口示意圖如下所示（以全志科技T3處理器的CSI0為例）。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

圖1

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]高帶寬：CSI總線支持高速數據傳輸，可以滿足多通道高速AD數據的傳輸需求。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]開發難度低：CSI總線采用并行數據和控制信號分離方式，時序簡單，FPGA端接口開發難度低。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]低成本：CSI總線采用并行傳輸方式，FPGA端使用資源少，對FPGA器件資源要求低。

國產ARM + FPGA架構介紹與優勢

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]近年來，隨著中國新基建、中國制造2025規劃的持續推進，單ARM處理器越來越難勝任工業現場的功能要求，特別是如今能源電力、工業控制、智慧醫療等行業，往往更需要ARM + FPGA架構的處理器平臺來實現例如多路/高速AD采集、多路網口、多路串口、多路/高速并行DI/DO、高速數據并行處理等特定功能，因此ARM + FPGA架構處理器平臺愈發受市場歡迎。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖2

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]創龍科技SOM-TLT3F是一款基于全志科技T3四核ARM Cortex-A7處理器 + 紫光同創Logos PGL25G/PGL50G FPGA設計的異構多核全國產工業核心板，ARM Cortex-A7處理單元主頻高達 1.2GHz。核心板ARM、FPGA、ROM、RAM、電源、晶振、連接器等所有元器件均采用國產工業級方案，國產化率100%。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]全志T3為準車規級芯片，四核ARM Cortex-A7架構，主頻高達1.2GHz，支持雙路網口、八路UART、SATA大容量存儲接口，同時支持4路顯示、GPU以及1080P H.264視頻硬件編解碼。另外，創龍科技已在T3平臺適配國產嵌入式系統翼輝SylixOS，真正實現軟硬件國產化。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]紫光同創Logos PGL25G/PGL50G FPGA在工業領域應用廣泛，邏輯資源分別為27072/51360，與國外友商產品pin to pin兼容，主要用于多通道/高速AD采集或接口拓展。因其價格低、質量穩定、開發環境易用等優點，受到工業用戶的廣泛好評。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

圖3 ARM + FPGA典型應用領域

國產ARM + FPGA的CSI通信案例介紹

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]本章節主要介紹全志科技T3與紫光同創Logos基于CSI的ARM + FPGA通信方案，使用的硬件平臺為：創龍科技TLT3F-EVM工業評估板。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]為了簡化描述，正文僅摘錄方案功能描述與測試結果，詳細開發文檔請掃描文末二維碼下載。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]該案例實現T3(ARM Cortex-A7)與FPGA的CSI通信功能。案例使用的CSI0總線，最高支持分辨率為1080P@30fps，數據位寬為8bit，如下圖所示。CSI0理論傳輸帶寬為：1920 x 1080 x 8bit x 30fps ≈ 59MB/s。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖4

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]功能框圖與程序流程圖，如下圖所示。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖5 功能框圖

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

圖6 ARM程序流程圖

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]ARM端案例csi_test案例說明

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

ARM端案例csi_test主要功能如下：（1）基于Linux子系統V4L2；（2）通過CSI總線，采集指定幀數數據；（3）計算總耗時；（4）打印平均采集速率，并校驗最后一幀圖像的數據。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]FPGA端案例parallel_csi_tx案例說明

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]FPGA端案例parallel_csi_tx主要功能如下：

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（1）將測試數據(0x00~0xFF)寫入FIFO；

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（2）從FIFO讀出數據，按行與幀的方式、1024x512的分辨率，通過CSI總線發送至ARM端。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例測試演示

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]FPGA程序將CSI_PCLK設置為65MHz，測試數據寫入FIFO的時鐘FIFO_WR_CLK設置為59MHz。由于FPGA端需將數據寫入FIFO再從FIFO讀出后發送，每一行與每一幀之間的間隔時間會受FIFO寫入的速率影響，因此CSI通信的實際理論傳輸帶寬應為：(59MHz x 8bit / 8)MB/s = 59MB/s。從上圖可知，本次實測傳輸速率約為52.4MB/s，誤碼率為0，接近理論通信速率。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖7