Difference between revisions of "MV Camera on Firfly Boards/zh"

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=== 概述 ===
 
=== 概述 ===
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MV系列和RAW系列相机是为工业领域的AI应用推出的相机。其使用MIPI CSI-2接口，尤其适合嵌入式运算平台使用。它具备丰富的数据格式和触发特性，极低的延时，极高的带宽和可靠的稳定性。
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本文以Firefly的ROC-RK3588S-PC和ROC-RK3566-PC主板为例，介绍怎样将MV和RAW系列摄像机接入RK3566/3K3568和RK3588S/RK3588系统。
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我们提供了Linux(以Ubuntu为例)操作系统下的驱动。
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==== 支持的模组 ====
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{| class="wikitable"
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!系列
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!型号
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!状态
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|-
 +
|MV系列
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|MV-MIPI-IMX178M
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|完成
 +
|-
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|MV系列
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|MV-MIPI-SC130M
 +
|完成
 +
|-
 +
|MV系列
 +
|MV-MIPI-IMX287M
 +
|完成
 +
|-
 +
|MV系列
 +
|MV-MIPI-IMX296M
 +
|完成
 +
|-
 +
|MV系列
 +
|MV-MIPI-IMX265M
 +
|完成
 +
|-
 +
|MV系列
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|MV-MIPI-IMX264M
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|完成
 +
|-
 +
|RAW系列
 +
|RAW-MIPI-SC132M
 +
|完成
 +
|-
 +
|RAW系列
 +
|RAW-MIPI-IMX462M
 +
|完成
 +
|-
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|RAW系列
 +
|RAW-MIPI-AR0234M
 +
|完成
 +
|-
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|RAW系列
 +
|RAW-MIPI-SC535M
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|完成
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|}
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此外，在ubuntu系统下，已经调通V-by-One HS连接模式的驱动。
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=== 硬件准备及安装 ===
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MV系列和RAW系列相机需要使用[[ADP-MV2 Adapter Board Data Sheet/zh|ADP-MV2]]转接板才能连接到ROC-RK35xx-PC主板。
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==== 新版本ADP-MV2的连接 ====
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===== MV相机与ADP-MV2的连接 =====
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二者使用0.5mm间距*30P的FFC异面线连接，注意接触面向外。
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{| class="wikitable"
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!TOP
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!BOTTOM
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|-
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|[[File:ADP-MV2-V2 to MV-MIPI-X.jpg|alt=|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to MV-MIPI-X]]
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|[[File:ADP-MV2-V2 to MV-MIPI-X No.2.jpg|alt=|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to MV-MIPI-X]]
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|}<br />
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 +
===== RAW-MIPI-SC132M与ADP-MV2的连接 =====
 +
二者使用1.0mm间距*15P的FFC异面线连接，注意接触面向外。
 +
{| class="wikitable"
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!TOP
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!BOTTOM
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|-
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|[[File:ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M.jpg|alt=|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M ]]
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|[[File:ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M No.2.jpg|alt=ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M]]
 +
|}
 +
===== 其他RAW系列摄像头与ADP-MV2的连接 =====
 +
二者使用0.5mm间距*22P的FFC异面线连接，注意接触面向外。
 +
{| class="wikitable"
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!TOP
 +
!BOTTOM
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|-
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|[[File:ADP-MV2 to RAW series camera.jpg|alt=|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to RAW series camera]]
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|[[File:ADP-MV2 to RAW series camera No.2.jpg|alt=ADP-MV2 to RAW series camera No.2|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to RAW series camera]]
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|}
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<br />
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===== ADP-MV2与主板的连接 =====
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二者使用0.5mm间距*30P的FFC同面线连接，注意接触面方向，ADP-MV2上向外，RK board上向内。
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[[File:RK-ADP-MV2-V2-RAW-MIPI 02.jpg|alt=|center|thumb|800x800px|RK to ADP-MV2 and MV cam]]
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<br />
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 +
==== 老版本ADP-MV2的连接 ====
 +
 +
===== MV相机与ADP-MV2的连接 =====
 +
二者使用0.5mm间距*30P的FFC异面线连接，注意接触面向外。
 +
{| class="wikitable"
 +
!TOP
 +
!BOTTOM
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|-
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|[[File:ADP-MV2-MV-MIPI 01.jpg|alt=|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to MV-MIPI-X]]
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|[[File:ADP-MV2-MV-MIPI 02.jpg|alt=|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to MV-MIPI-X]]
 +
|}<br />
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 +
===== RAW-MIPI-SC132M与ADP-MV2的连接 =====
 +
二者使用1.0mm间距*15P的FFC异面线连接，注意接触面向外。
 +
{| class="wikitable"
 +
!TOP
 +
!BOTTOM
 +
|-
 +
|[[File:ADP-MV2-RAW-MIPI 02.jpg|alt=|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M]]
 +
|[[File:ADP-MV2-RAW-MIPI 01.jpg|alt=|center|thumb|600x600px|ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M]]
 +
|}
 +
===== 其他RAW系列摄像头与ADP-MV2的连接 =====
 +
二者使用15转22P的FFC同面线连接，注意接触面向外。
 +
[[File:RAW-MIPI-AR0234-ADP-MV2.jpg|center|thumb|800x800px|ADP-MV2 to RAW series camera]]
 +
<br />
 +
===== ADP-MV2与主板的连接 =====
 +
二者使用0.5mm间距*30P的FFC同面线连接，注意接触面向内。
 +
[[File:RK-ADP-MV2-MV-MIPI 01.jpg|center|thumb|800x800px|RK to ADP-MV2 and MV cam]]
 +
<br />
 +
 +
==== V-by-One-HS-KIT摄像机连接示意图 ====
 +
[[File:VBYONE connection with rk3588.jpg|center|thumb|800x800px|VBYONE connection with rk3588]]
 +
<br />
 +
=== github库介绍 ===
 +
https://github.com/veyeimaging/rk35xx_firefly
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包括以下主要内容：
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 +
*driver和dts源码
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*i2c通信工具集
 +
*应用层demo
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 +
此外，在[https://github.com/veyeimaging/rk356x_firefly/releases releases]中，提供了编译好的linux系统镜像。
 +
=== 更新ubuntu系统 ===
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对于ROC-RK3566-PC和ROC-RK3588S-PC，我们提供了发布系统的烧写镜像。
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 +
下载[https://github.com/veyeimaging/rk356x_firefly/releases/ https://github.com/veyeimaging/rk35xx_firefly/releases/]中最新的支持MV和RAW系列的镜像。
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参考Firefly文档([https://wiki.t-firefly.com/en/ROC-RK3588S-PC/upgrade_bootmode.html ROC-RK3588S-PC] [https://wiki.t-firefly.com/en/ROC-RK3566-PC/03-upgrade_firmware.html ROC-RK3566-PC]），烧写系统。
 +
=== 系统状态检测 ===
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==== 是否正确识别到了相机 ====
 +
完成系统安装后，系统上电。在Firefly板端执行以下命令来检测是否正确连接相机。
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 +
<code>dmesg | grep mvcam</code>
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应当有类似下面的提示：
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<code>mvcam 7-003b: camera is：MV-MIPI-IMX296M</code>
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<code>mvcam 7-003b: firmware version: 0x1290133</code>
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 +
可以看到识别到当前的摄像机模组的型号，版本号。
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 +
在ROC-RK3588S-PC上，摄像机挂载在i2c-7, i2c地址是0x3b。
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 +
在ROC-RK3566-PC上，摄像机挂载在i2c-4。
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 +
*执行如下命令检查video0设备节点
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 +
<code>ls /dev/video0</code>
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 +
可以看到
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<code>video0</code>
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 +
正确识别摄像头之后，相机被识别为/dev/video0。
 +
 +
==== 使用media-ctl查看拓扑结构 ====
 +
使用media-ctl指令，可以清晰的展现出当前的拓扑结构。
 +
 +
<code>media-ctl -p -d /dev/media0</code>
 +
 +
===== 链接关系 =====
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mv camera->rockchip-csi2-dphy0->rockchip-mipi-csi2->stream_cif_mipi_id0 - - ->DDR(/dev/video0)
 +
 +
应用程序可以通过/dev/video0节点获取图像。
 +
 +
===== mv camera entity信息 =====
 +
以MV-MIPI-IMX296M为例：
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 +
<code>- entity 63: m00_b_mvcam 7-003b (1 pad, 1 link)</code>
 +
 +
<code>             type V4L2 subdev subtype Sensor flags 0</code>
 +
 +
<code>             device node name /dev/v4l-subdev2</code>
 +
 +
<code>        pad0: Source</code>
 +
 +
<code>                [fmt:Y8_1X8/1456x1088@100/6000 field:none]</code>
 +
 +
<code>                -> "rockchip-csi2-dphy0":0 [ENABLED]</code>
 +
 +
可以看到：
 +
 +
* 该Entity完整的名称是： <code>m00_b_mvcam 7-003b</code>。（在ROC-RK3566-PC上该Entity名称是<code>m00_b_mvcam 4-003b</code>）
 +
* 它是一个 V4L2 subdev (Sub-Device) Sensor。
 +
* 它对应的节点是 <code>/dev/v4l-subdev2</code> ，应用程序（如<code>v4l2-ctl</code>）可以打开它，并进行配置。
 +
* 它的输出格式是 [<code>fmt:Y8_1X8/1456x1088@100/6000 field:none</code>] ，其中<code>Y8_1X8</code>是一种mbus-code的简写，下一小节会列出支持的mbus-code。
 +
* 当前分辨率是<code>1456x1088。</code>
 +
* 当前帧间隔是<code>100/6000</code>,即帧率是60。
 +
 +
摄像机输出的数据格式，可以通过media-ctl指令修改。
 +
 +
==== 相机支持的mbus-code ====
 +
MV系列和RAW系列相机具备不同的数据格式能力，具体请参考每个型号的相机的数据手册。
 +
{| class="wikitable"
 +
|+格式对应关系
 +
!Format on datasheet
 +
!mbus-code for media-ctl
 +
!FourCC pixelformat for v4l2-ctl
 +
|-
 +
|RAW8
 +
|Y8_1X8
 +
|GREY
 +
|-
 +
|RAW10
 +
|Y10_1X10
 +
|'Y10 '
 +
|-
 +
|RAW12
 +
|Y12_1X12
 +
|'Y12 '
 +
|-
 +
|UYVY
 +
|UYVY8_2X8
 +
|UYVY
 +
|}
 +
 +
=== raw图片格式说明 ===
 +
RK3588的VICAP模块支持两种数据保存格式，Compact和Noncompact RAW。可以通过RKCIF的RKCIF_CMD_SET_CSI_MEMORY_MODE ioctl指令修改模式。默认情况下，输出的是Compact RAW格式。
 +
[[File:Compact raw and noncompact raw of rk3588 vicap.png|center|thumb|800x800px|Compact raw and noncompact raw of rk3588 VICAP]]
 +
<br />
 +
====具有填充位的图片格式（Noncompact RAW）====
 +
对于10bit深度、12bit深度的像素数据，总是使用两个字节来存储一个像素。这种存储方式方便软件处理，缺点是空间占用较大。根据数据有效数据保存在高位还是低位，又分为high align和low align两种。
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 +
===== Noncompact RAW(high align) =====
 +
数据保存到高位，用不到的低位以0填充。RK VICAP支持的一种数据格式。
 +
 +
===== Noncompact RAW(low align) =====
 +
数据保存到低位，用不到的高位以0填充。V4L2标准的'Y10 ' (10-bit Greyscale),'Y12 ' (12-bit Greyscale)格式都是以这种方式存储的。
 +
 +
后文提到的pixel_layer_convert转换工具，也是将Compact RAW转换为此种存储方式。方便使用图片播放器打开显示。
 +
====紧密排列的图片格式（Compact RAW）====
 +
如上图所示，像素和像素之间不会进行空bit位填充。
 +
 +
==== 行对齐（line stride） ====
 +
为了方便对图像进行快速操作，系统通常为每行数据提供行对齐的buffer大小。RK3588使用256字节对齐。
 +
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line_stride = ALIGN_UP（image_width*bits_per_pixel/8,256）
 +
 +
比如当图像宽度是1456时：
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 +
8bit depth，line_stride=1536。
 +
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10bit depth，preferred_stride=2048。
 +
 +
12bit depth，preferred_stride=2304。
 +
 +
==== 转换工具 ====
 +
我们编写了一个小工具：[https://github.com/veyeimaging/pixel_layer_convert pixel_layer_convert]，可以很方便的将紧密排列的图片（Compact RAW）转为具有填充位的图片(Noncompact RAW(low align))。
 +
 +
比如下面的命令，可以将一个1456宽度的compact raw10 图片转为noncompact raw10。
 +
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<code>./pixel_layer_convert -I R10C -i y10-1456x1088_0001.raw -o y10-1456x1088_0001_new.raw -w 1456</code>
 +
====raw图片播放器====
 +
推荐使用[https://www.offminor.de/ vooya]作为播放器，支持GREY, 和具有填充位的图片格式。
 +
 +
Y8文件可以用这个播放器： [https://yuv-player-deluxe.software.informer.com/2.6/ YUV Displayer Deluxe]。
 +
=== 应用范例 ===
 +
====配置命令行全局变量 ====
 +
根据主板型号，配置I2C_BUS全局变量。
 +
 +
* ROC-RK3588S-PC
 +
 +
<code>export I2C_BUS=7</code>
 +
 +
* ROC-RK3566-PC
 +
 +
<code>export I2C_BUS=4</code>
 +
 +
为了后面描述方便，此处根据sensor尺寸，配置全局变量。
 +
 +
*MV-MIPI-IMX178M
 +
 +
<code>export WIDTH=3088</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=2064</code>
 +
 +
<code>export FPS=22</code>
 +
 +
*MV-MIPI-SC130M
 +
 +
<code>export WIDTH=1280</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=1024</code>
 +
 +
<code>export FPS=108</code>
 +
 +
*MV-MIPI-IMX296M
 +
 +
<code>export WIDTH=1456</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=1088</code>
 +
 +
<code>export FPS=60</code>
 +
 +
*MV-MIPI-IMX287M
 +
 +
<code>export WIDTH=704</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=544</code>
 +
 +
<code>export FPS=319</code>
 +
 +
*MV-MIPI-IMX265M
 +
 +
<code>export WIDTH=2048</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=1544</code>
 +
 +
<code>export FPS=45</code>
 +
 +
*MV-MIPI-IMX264M
 +
 +
<code>export WIDTH=2432</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=2056</code>
 +
 +
<code>export FPS=28</code>
 +
 +
*RAW-MIPI-SC132M
 +
 +
<code>export WIDTH=1024</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=1280</code>
 +
 +
<code>export FPS=120</code>
 +
 +
*RAW-MIPI-IMX462M
 +
 +
<code>export WIDTH=1920</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=1088</code>
 +
 +
<code>export FPS=60</code>
 +
 +
*RAW-MIPI-AR0234M
 +
 +
<code>export WIDTH=1920</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=1200</code>
 +
 +
<code>export FPS=60</code>
 +
 +
*RAW-MIPI-SC535M
 +
 +
<code>export WIDTH=2432</code>
 +
 +
<code>export HEIGHT=2048</code>
 +
 +
<code>export FPS=50</code>
 +
==== 使用v4l2-ctl配置参数 ====
 +
<code>$ v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 -L</code>
 +
 +
<code>User Controls</code>
 +
 +
<code>                   trigger_mode 0x00981901 (int)    : min=0 max=2 step=1 default=0 value=0 flags=volatile, execute-on-write</code>
 +
 +
<code>                    trigger_src 0x00981902 (int)    : min=0 max=1 step=1 default=1 value=1 flags=volatile, execute-on-write</code>
 +
 +
<code>                    soft_trgone 0x00981903 (button) : flags=write-only, execute-on-write</code>
 +
 +
<code>                     frame_rate 0x00981904 (int)    : min=1 max=60 step=1 default=60 value=60 flags=volatile, execute-on-write</code>
 +
 +
<code>                          roi_x 0x00981905 (int)    : min=0 max=1376 step=8 default=0 value=0</code>
 +
 +
<code>                          roi_y 0x00981906 (int)    : min=0 max=1024 step=4 default=0 value=0</code>
 +
 +
可以使用下面的方法设置和获取参数。
 +
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl [ctrl_type]=[val]</code>
 +
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --get-ctrl [ctrl_type]</code>
 +
 +
以上所有功能，均可使用mv_mipi_i2c.sh实现。
 +
 +
需要指出的是，以上参数在取图过程中均不可修改。下面进行逐个说明：
 +
 +
=====配置触发模式=====
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl <small>trigger_mode=[0-2]</small></code>
 +
 +
0：流模式
 +
 +
1：普通触发模式
 +
 +
2：快速连续触发模式
 +
=====配置触发源=====
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl <small>trigger_src=[0-1]</small></code>
 +
 +
0: 软触发
 +
 +
1: 硬触发
 +
=====软触发一次=====
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl <small>soft_trgone=1</small></code>
 +
=====设置帧率=====
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl frame_rate=[1-max]</code>
 +
 +
随分辨率的调整，最大帧率会自动更新。
 +
 +
===== 设置ROI起始位置 =====
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_x=0</code>
 +
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_y=0</code>
 +
 +
ROI其实位置设置之后，需要通过<code>media-ctl</code>命令完成完整的ROI配置。
 +
 +
设置roi后，最大帧率会自动调整。请注意，摄像机roi参数需要符合摄像机手册中的要求。
 +
 +
==== 使用media-ctl配置图像格式 ====
 +
可以通过下面的命令，配置摄像机的数据格式，分辨率，帧率。
 +
 +
<code>media-ctl -d /dev/media0 --set-v4l2 '"m00_b_mvcam '"$I2C_BUS"'-003b":0[fmt:Y8_1X8/'"$WIDTH"'x'"$HEIGHT"'@1/'"$FPS"']'</code>
 +
 +
其中：<code>"m00_b_mvcam 7-003b"</code>指的相机的<code>entity</code>完整名称，<code>Y8_1X8</code>为<code>mbus-code</code>，<code>'"$WIDTH"'x'"$HEIGHT"'</code>指明了分辨率，<code>1/'"$FPS"'</code>指明了帧率。
 +
 +
此处的width和height配合v4l2-ctl命令的<code>roi_x</code>和<code>roi_y</code>共同组成了ROI参数。
 +
 +
比如，对于MV-MIPI-IMX296M,这个命令经过变量替换后的结果是：
 +
 +
<code>media-ctl -d /dev/media0 --set-v4l2 '"m00_b_mvcam 7-003b":0[fmt:Y8_1X8/1456x1088@1/60 field:none]'</code>
 +
 +
不仅可以在一个命令中同时配置数据格式，分辨率，帧率，也可以单独修改某一项或某几项。
 +
 +
==== 流模式 ====
 +
 +
===== 设置数据格式，分辨率，帧率 =====
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_x=0</code>
 +
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_y=0</code>
 +
 +
<code>media-ctl -d /dev/media0 --set-v4l2 '"m00_b_mvcam '"$I2C_BUS"'-003b":0[fmt:Y8_1X8/'"$WIDTH"'x'"$HEIGHT"'@1/'"$FPS"']'</code>
 +
 +
===== 帧率统计 =====
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat=GREY --stream-mmap --stream-count=-1 --stream-to=/dev/null</code>
 +
 +
或者
 +
 +
<code>./yavta -c-1 --skip 0 -f Y8 -s ${WIDTH}x${HEIGHT} /dev/video0</code>
 +
 +
===== 保存图片到文件 =====
 +
 +
* raw8格式
 +
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat=GREY --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y8-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw</code>
 +
 +
* raw10格式
 +
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat='Y10 ' --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y10-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw</code>
 +
 +
* raw12格式
 +
 +
<code>v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat='Y12 ' --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y12-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw</code>
 +
 +
图片格式请参考前面章节的描述。
 +
=====yavta应用范例=====
 +
 +
====== yavta安装 ======
 +
<code>git clone <nowiki>git://git.ideasonboard.org/yavta.git</nowiki></code>
 +
 +
<code>cd yavta;make</code>
 +
 +
====== 保存图片到文件 ======
 +
配置完数据格式，分辨率，帧率之后，执行：
 +
 +
<code>./yavta -c1 -Fy8-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw --skip 0 -f Y8 -s ${WIDTH}x${HEIGHT} /dev/video0</code>
 +
 +
===== 将相机数据导入OpenCV的范例 =====
 +
<code>sudo apt install python3-opencv</code>
 +
 +
详见github上的[https://github.com/veyeimaging/rk356x_firefly/tree/main/linux/samples samples]目录。
 +
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<code>python3 ./v4l2dev_2_opencv_show_grey.py --width 1456 --height 1088 --fps 60 --i2c 7</code>
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注意需要使用合适的参数来执行上述程序。
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===== gstreamer应用范例 =====
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我们提供了几个gstreamer例程，实现了预览功能。详见github上的[https://github.com/veyeimaging/rk356x_firefly/tree/main/linux/samples samples]目录。
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==== 触发模式 ====
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===== 设置数据格式，分辨率，帧率 =====
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<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_x=0</code>
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<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_y=0</code>
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<code>media-ctl -d /dev/media0 --set-v4l2 '"m00_b_mvcam '"$I2C_BUS"'-003b":0[fmt:Y8_1X8/'"$WIDTH"'x'"$HEIGHT"'@1/'"$FPS"']'</code>
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=====软触发模式=====
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======设置模式======
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<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl <small>trigger_mode=1</small></code>
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<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl <small>trigger_src=0</small></code>
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======开始取图======
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<code>v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat=GREY --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y8-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw</code>
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======进行软触发操作======
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在其他的shell终端，可以多次执行下面命令进行多次触发。
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<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl <small>soft_trgone=1</small></code>
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=====硬触发模式=====
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======设置模式======
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<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl <small>trigger_mode=1</small></code>
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<code>v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl <small>trigger_src=1</small></code>
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可以使用[[Mv mipi i2c.sh user guide|mv_mipi_i2c.sh]]脚本进行丰富的触发参数设置。
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======开始取图======
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<code>v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat=GREY --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y8-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw</code>
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======进行硬触发操作======
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将合适的触发信号连接到摄像机的trigger引脚并进行触发。
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=== i2c脚本使用说明 ===
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我们提供了shell脚本来配置参数。
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[[mv_mipi_i2c.sh user guide]]
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=== 问题反馈 ===
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我们致力于为嵌入式平台的图像应用提供更丰富的可能性。因此，我们在嵌入式平台的软件基于开源的原则而进行。
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如对我们现有软件有任何的问题、建议，欢迎提交到[http://forum.veye.cc/ 论坛:],或者给我们的技术人员发邮件xumm#csoneplus.com。
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=== 参考资料 ===
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*ROC-RK3588S-PC 手册
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https://wiki.t-firefly.com/zh_CN/ROC-RK3588S-PC/
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=== 本文修改记录 ===
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* 2024-07-09
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支持RAW-MIPI-SC535M。
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* 2024-04-17
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支持 RK3566。
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* 2024-03-10
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增加新版本ADP-MV2的硬件连接的图片和说明。
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*2023-08-30
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增加对RAW-MIPI-IMX462M和RAW-MIPI-AR0234M的支持。
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* 2023-07-31
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在ubuntu系统下，已经调通V-by-One连接的驱动。
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* 2023-04-12
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第一个版本。

Latest revision as of 09:44, 9 July 2024

English

怎样在Firefly板子上使用MV系列和RAW系列相机

1 概述

MV系列和RAW系列相机是为工业领域的AI应用推出的相机。其使用MIPI CSI-2接口，尤其适合嵌入式运算平台使用。它具备丰富的数据格式和触发特性，极低的延时，极高的带宽和可靠的稳定性。

本文以Firefly的ROC-RK3588S-PC和ROC-RK3566-PC主板为例，介绍怎样将MV和RAW系列摄像机接入RK3566/3K3568和RK3588S/RK3588系统。

我们提供了Linux(以Ubuntu为例)操作系统下的驱动。

1.1 支持的模组

系列 型号 状态
MV系列 MV-MIPI-IMX178M 完成
MV系列 MV-MIPI-SC130M 完成
MV系列 MV-MIPI-IMX287M 完成
MV系列 MV-MIPI-IMX296M 完成
MV系列 MV-MIPI-IMX265M 完成
MV系列 MV-MIPI-IMX264M 完成
RAW系列 RAW-MIPI-SC132M 完成
RAW系列 RAW-MIPI-IMX462M 完成
RAW系列 RAW-MIPI-AR0234M 完成
RAW系列 RAW-MIPI-SC535M 完成

此外，在ubuntu系统下，已经调通V-by-One HS连接模式的驱动。

2 硬件准备及安装

MV系列和RAW系列相机需要使用ADP-MV2转接板才能连接到ROC-RK35xx-PC主板。

2.1 新版本ADP-MV2的连接

2.1.1 MV相机与ADP-MV2的连接

二者使用0.5mm间距*30P的FFC异面线连接，注意接触面向外。

TOP BOTTOM
ADP-MV2 to MV-MIPI-X
ADP-MV2 to MV-MIPI-X


2.1.2 RAW-MIPI-SC132M与ADP-MV2的连接

二者使用1.0mm间距*15P的FFC异面线连接，注意接触面向外。

TOP BOTTOM
ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M
ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M
ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M
2.1.3 其他RAW系列摄像头与ADP-MV2的连接

二者使用0.5mm间距*22P的FFC异面线连接，注意接触面向外。

TOP BOTTOM
ADP-MV2 to RAW series camera
ADP-MV2 to RAW series camera No.2
ADP-MV2 to RAW series camera


2.1.4 ADP-MV2与主板的连接

二者使用0.5mm间距*30P的FFC同面线连接，注意接触面方向，ADP-MV2上向外，RK board上向内。

RK to ADP-MV2 and MV cam


2.2 老版本ADP-MV2的连接

2.2.1 MV相机与ADP-MV2的连接

二者使用0.5mm间距*30P的FFC异面线连接，注意接触面向外。

TOP BOTTOM
ADP-MV2 to MV-MIPI-X
ADP-MV2 to MV-MIPI-X


2.2.2 RAW-MIPI-SC132M与ADP-MV2的连接

二者使用1.0mm间距*15P的FFC异面线连接，注意接触面向外。

TOP BOTTOM
ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M
ADP-MV2 to RAW-MIPI-SC132M
2.2.3 其他RAW系列摄像头与ADP-MV2的连接

二者使用15转22P的FFC同面线连接，注意接触面向外。

ADP-MV2 to RAW series camera


2.2.4 ADP-MV2与主板的连接

二者使用0.5mm间距*30P的FFC同面线连接，注意接触面向内。

RK to ADP-MV2 and MV cam


2.3 V-by-One-HS-KIT摄像机连接示意图

VBYONE connection with rk3588


3 github库介绍

https://github.com/veyeimaging/rk35xx_firefly

包括以下主要内容：

  • driver和dts源码
  • i2c通信工具集
  • 应用层demo

此外，在releases中，提供了编译好的linux系统镜像。

4 更新ubuntu系统

对于ROC-RK3566-PC和ROC-RK3588S-PC，我们提供了发布系统的烧写镜像。

下载https://github.com/veyeimaging/rk35xx_firefly/releases/中最新的支持MV和RAW系列的镜像。

参考Firefly文档(ROC-RK3588S-PC ROC-RK3566-PC），烧写系统。

5 系统状态检测

5.1 是否正确识别到了相机

完成系统安装后，系统上电。在Firefly板端执行以下命令来检测是否正确连接相机。

dmesg | grep mvcam

应当有类似下面的提示：

mvcam 7-003b: camera is：MV-MIPI-IMX296M

mvcam 7-003b: firmware version: 0x1290133

可以看到识别到当前的摄像机模组的型号，版本号。

在ROC-RK3588S-PC上，摄像机挂载在i2c-7, i2c地址是0x3b。

在ROC-RK3566-PC上，摄像机挂载在i2c-4。

  • 执行如下命令检查video0设备节点

ls /dev/video0

可以看到

video0

正确识别摄像头之后，相机被识别为/dev/video0。

5.2 使用media-ctl查看拓扑结构

使用media-ctl指令，可以清晰的展现出当前的拓扑结构。

media-ctl -p -d /dev/media0

5.2.1 链接关系

mv camera->rockchip-csi2-dphy0->rockchip-mipi-csi2->stream_cif_mipi_id0 - - ->DDR(/dev/video0)

应用程序可以通过/dev/video0节点获取图像。

5.2.2 mv camera entity信息

以MV-MIPI-IMX296M为例：

- entity 63: m00_b_mvcam 7-003b (1 pad, 1 link)

             type V4L2 subdev subtype Sensor flags 0

             device node name /dev/v4l-subdev2

        pad0: Source

                [fmt:Y8_1X8/1456x1088@100/6000 field:none]

                -> "rockchip-csi2-dphy0":0 [ENABLED]

可以看到：

  • 该Entity完整的名称是： m00_b_mvcam 7-003b。（在ROC-RK3566-PC上该Entity名称是m00_b_mvcam 4-003b）
  • 它是一个 V4L2 subdev (Sub-Device) Sensor。
  • 它对应的节点是 /dev/v4l-subdev2 ，应用程序（如v4l2-ctl）可以打开它，并进行配置。
  • 它的输出格式是 [fmt:Y8_1X8/1456x1088@100/6000 field:none] ，其中Y8_1X8是一种mbus-code的简写，下一小节会列出支持的mbus-code。
  • 当前分辨率是1456x1088。
  • 当前帧间隔是100/6000,即帧率是60。

摄像机输出的数据格式，可以通过media-ctl指令修改。

5.3 相机支持的mbus-code

MV系列和RAW系列相机具备不同的数据格式能力，具体请参考每个型号的相机的数据手册。

格式对应关系
Format on datasheet mbus-code for media-ctl FourCC pixelformat for v4l2-ctl
RAW8 Y8_1X8 GREY
RAW10 Y10_1X10 'Y10 '
RAW12 Y12_1X12 'Y12 '
UYVY UYVY8_2X8 UYVY

6 raw图片格式说明

RK3588的VICAP模块支持两种数据保存格式，Compact和Noncompact RAW。可以通过RKCIF的RKCIF_CMD_SET_CSI_MEMORY_MODE ioctl指令修改模式。默认情况下，输出的是Compact RAW格式。

Compact raw and noncompact raw of rk3588 VICAP


6.1 具有填充位的图片格式（Noncompact RAW）

对于10bit深度、12bit深度的像素数据，总是使用两个字节来存储一个像素。这种存储方式方便软件处理，缺点是空间占用较大。根据数据有效数据保存在高位还是低位，又分为high align和low align两种。

6.1.1 Noncompact RAW(high align)

数据保存到高位，用不到的低位以0填充。RK VICAP支持的一种数据格式。

6.1.2 Noncompact RAW(low align)

数据保存到低位，用不到的高位以0填充。V4L2标准的'Y10 ' (10-bit Greyscale),'Y12 ' (12-bit Greyscale)格式都是以这种方式存储的。

后文提到的pixel_layer_convert转换工具，也是将Compact RAW转换为此种存储方式。方便使用图片播放器打开显示。

6.2 紧密排列的图片格式（Compact RAW）

如上图所示，像素和像素之间不会进行空bit位填充。

6.3 行对齐（line stride）

为了方便对图像进行快速操作，系统通常为每行数据提供行对齐的buffer大小。RK3588使用256字节对齐。

line_stride = ALIGN_UP（image_width*bits_per_pixel/8,256）

比如当图像宽度是1456时：

8bit depth，line_stride=1536。

10bit depth，preferred_stride=2048。

12bit depth，preferred_stride=2304。

6.4 转换工具

我们编写了一个小工具：pixel_layer_convert，可以很方便的将紧密排列的图片（Compact RAW）转为具有填充位的图片(Noncompact RAW(low align))。

比如下面的命令，可以将一个1456宽度的compact raw10 图片转为noncompact raw10。

./pixel_layer_convert -I R10C -i y10-1456x1088_0001.raw -o y10-1456x1088_0001_new.raw -w 1456

6.5 raw图片播放器

推荐使用vooya作为播放器，支持GREY, 和具有填充位的图片格式。

Y8文件可以用这个播放器： YUV Displayer Deluxe。

7 应用范例

7.1 配置命令行全局变量

根据主板型号，配置I2C_BUS全局变量。

  • ROC-RK3588S-PC

export I2C_BUS=7

  • ROC-RK3566-PC

export I2C_BUS=4

为了后面描述方便，此处根据sensor尺寸，配置全局变量。

  • MV-MIPI-IMX178M

export WIDTH=3088

export HEIGHT=2064

export FPS=22

  • MV-MIPI-SC130M

export WIDTH=1280

export HEIGHT=1024

export FPS=108

  • MV-MIPI-IMX296M

export WIDTH=1456

export HEIGHT=1088

export FPS=60

  • MV-MIPI-IMX287M

export WIDTH=704

export HEIGHT=544

export FPS=319

  • MV-MIPI-IMX265M

export WIDTH=2048

export HEIGHT=1544

export FPS=45

  • MV-MIPI-IMX264M

export WIDTH=2432

export HEIGHT=2056

export FPS=28

  • RAW-MIPI-SC132M

export WIDTH=1024

export HEIGHT=1280

export FPS=120

  • RAW-MIPI-IMX462M

export WIDTH=1920

export HEIGHT=1088

export FPS=60

  • RAW-MIPI-AR0234M

export WIDTH=1920

export HEIGHT=1200

export FPS=60

  • RAW-MIPI-SC535M

export WIDTH=2432

export HEIGHT=2048

export FPS=50

7.2 使用v4l2-ctl配置参数

$ v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 -L

User Controls

                   trigger_mode 0x00981901 (int)    : min=0 max=2 step=1 default=0 value=0 flags=volatile, execute-on-write

                    trigger_src 0x00981902 (int)    : min=0 max=1 step=1 default=1 value=1 flags=volatile, execute-on-write

                    soft_trgone 0x00981903 (button) : flags=write-only, execute-on-write

                     frame_rate 0x00981904 (int)    : min=1 max=60 step=1 default=60 value=60 flags=volatile, execute-on-write

                          roi_x 0x00981905 (int)    : min=0 max=1376 step=8 default=0 value=0

                          roi_y 0x00981906 (int)    : min=0 max=1024 step=4 default=0 value=0

可以使用下面的方法设置和获取参数。

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl [ctrl_type]=[val]

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --get-ctrl [ctrl_type]

以上所有功能，均可使用mv_mipi_i2c.sh实现。

需要指出的是，以上参数在取图过程中均不可修改。下面进行逐个说明：

7.2.1 配置触发模式

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl trigger_mode=[0-2]

0：流模式

1：普通触发模式

2：快速连续触发模式

7.2.2 配置触发源

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl trigger_src=[0-1]

0: 软触发

1: 硬触发

7.2.3 软触发一次

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl soft_trgone=1

7.2.4 设置帧率

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl frame_rate=[1-max]

随分辨率的调整，最大帧率会自动更新。

7.2.5 设置ROI起始位置

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_x=0

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_y=0

ROI其实位置设置之后，需要通过media-ctl命令完成完整的ROI配置。

设置roi后，最大帧率会自动调整。请注意，摄像机roi参数需要符合摄像机手册中的要求。

7.3 使用media-ctl配置图像格式

可以通过下面的命令，配置摄像机的数据格式，分辨率，帧率。

media-ctl -d /dev/media0 --set-v4l2 '"m00_b_mvcam '"$I2C_BUS"'-003b":0[fmt:Y8_1X8/'"$WIDTH"'x'"$HEIGHT"'@1/'"$FPS"']'

其中："m00_b_mvcam 7-003b"指的相机的entity完整名称，Y8_1X8为mbus-code，'"$WIDTH"'x'"$HEIGHT"'指明了分辨率，1/'"$FPS"'指明了帧率。

此处的width和height配合v4l2-ctl命令的roi_x和roi_y共同组成了ROI参数。

比如，对于MV-MIPI-IMX296M,这个命令经过变量替换后的结果是：

media-ctl -d /dev/media0 --set-v4l2 '"m00_b_mvcam 7-003b":0[fmt:Y8_1X8/1456x1088@1/60 field:none]'

不仅可以在一个命令中同时配置数据格式，分辨率，帧率，也可以单独修改某一项或某几项。

7.4 流模式

7.4.1 设置数据格式，分辨率，帧率

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_x=0

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_y=0

media-ctl -d /dev/media0 --set-v4l2 '"m00_b_mvcam '"$I2C_BUS"'-003b":0[fmt:Y8_1X8/'"$WIDTH"'x'"$HEIGHT"'@1/'"$FPS"']'

7.4.2 帧率统计

v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat=GREY --stream-mmap --stream-count=-1 --stream-to=/dev/null

或者

./yavta -c-1 --skip 0 -f Y8 -s ${WIDTH}x${HEIGHT} /dev/video0

7.4.3 保存图片到文件
  • raw8格式

v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat=GREY --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y8-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw

  • raw10格式

v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat='Y10 ' --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y10-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw

  • raw12格式

v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat='Y12 ' --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y12-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw

图片格式请参考前面章节的描述。

7.4.4 yavta应用范例
7.4.4.1 yavta安装

git clone git://git.ideasonboard.org/yavta.git

cd yavta;make

7.4.4.2 保存图片到文件

配置完数据格式，分辨率，帧率之后，执行：

./yavta -c1 -Fy8-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw --skip 0 -f Y8 -s ${WIDTH}x${HEIGHT} /dev/video0

7.4.5 将相机数据导入OpenCV的范例

sudo apt install python3-opencv

详见github上的samples目录。

python3 ./v4l2dev_2_opencv_show_grey.py --width 1456 --height 1088 --fps 60 --i2c 7

注意需要使用合适的参数来执行上述程序。

7.4.6 gstreamer应用范例

我们提供了几个gstreamer例程，实现了预览功能。详见github上的samples目录。

7.5 触发模式

7.5.1 设置数据格式，分辨率，帧率

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_x=0

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl roi_y=0

media-ctl -d /dev/media0 --set-v4l2 '"m00_b_mvcam '"$I2C_BUS"'-003b":0[fmt:Y8_1X8/'"$WIDTH"'x'"$HEIGHT"'@1/'"$FPS"']'

7.5.2 软触发模式
7.5.2.1 设置模式

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl trigger_mode=1

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl trigger_src=0

7.5.2.2 开始取图

v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat=GREY --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y8-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw

7.5.2.3 进行软触发操作

在其他的shell终端，可以多次执行下面命令进行多次触发。

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl soft_trgone=1

7.5.3 硬触发模式
7.5.3.1 设置模式

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl trigger_mode=1

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl trigger_src=1

可以使用mv_mipi_i2c.sh脚本进行丰富的触发参数设置。

7.5.3.2 开始取图

v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=$WIDTH,height=$HEIGHT,pixelformat=GREY --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=y8-${WIDTH}x${HEIGHT}.raw

7.5.3.3 进行硬触发操作

将合适的触发信号连接到摄像机的trigger引脚并进行触发。

8 i2c脚本使用说明

我们提供了shell脚本来配置参数。

mv_mipi_i2c.sh user guide

9 问题反馈

我们致力于为嵌入式平台的图像应用提供更丰富的可能性。因此，我们在嵌入式平台的软件基于开源的原则而进行。

如对我们现有软件有任何的问题、建议，欢迎提交到论坛:,或者给我们的技术人员发邮件xumm#csoneplus.com。

10 参考资料

  • ROC-RK3588S-PC 手册

https://wiki.t-firefly.com/zh_CN/ROC-RK3588S-PC/

11 本文修改记录

  • 2024-07-09

支持RAW-MIPI-SC535M。

  • 2024-04-17

支持 RK3566。

  • 2024-03-10

增加新版本ADP-MV2的硬件连接的图片和说明。

  • 2023-08-30

增加对RAW-MIPI-IMX462M和RAW-MIPI-AR0234M的支持。

  • 2023-07-31

在ubuntu系统下，已经调通V-by-One连接的驱动。

  • 2023-04-12

第一个版本。

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