基于IMX214+ZYNQ 双目MIPI模块   FL0214模块 双目视觉智能平台方案

一、双目视觉智能平台概述

双目视觉智能平台以双路CMOS传感器IMX214+ XC7Z100 FPGA为基础，支持双路1080P 60fs视频输入， ZYNQ FPGA 支持FPGA预处理和双ARM计算。软件支持双目摄像头采集及QT图像显示，ARM接口管理及丰富的图像处理软件。

二、硬件资源1 FMC 双目MIPI模块FL0214

FMC 双目MIPI模块FL0214为MIPI接口的2路1300万像素的CMOS摄像头模块。 FL0214模块带有2个MIPI接口的摄像头模组，摄像头模组采用的是索尼（SONY）公司的CMOS感光芯片IMX214，摄像头最高分别率为4224（水平）x3120（垂直）。摄像头的MIPI信号通过MC20901芯片转换为LVDS信号到FMC接口供FPGA采样。

模块有一个标准的LPC的FMC接口，用于连接FPGA开发板， FMC的连接器型号为：ASP_134604_01

FL0214模块实物照片如下：

FL0214模块实物图

2.1 FL0214模块的参数说明

以下为FL0214 双目MIPI摄像头模块的详细参数:

  • CMOS感光芯片：SONY IMX214
  • 输出分别率：13Mega-Pixel （4208 × 3120）@30fps，4K2K@30fps, 1080p@60帧;
  • 图像输出格式：RAW10/8, COMP8/6；
  • 调焦距离：10CM ~ 无穷大
  • 调焦方式： 电机马达自动调焦；
  • 可视角度：80.7° ± 3° （Diag）
  • 摄像头输出：CSI-2串行数据输出（MIPI 4 Lane, 兼容D-PHY标准V1.1）
  • 摄像头配置接口：I2C；
  • MC20901驱动芯片：电平转换（MIPI D-PHY->LVDS）：
  • 工作温度：-20°~65°；

关于IMX214摄像头和MIPI D-PHY芯片的电路具体参考设计请参考摄像头的资料和芯片手册。

2.4模块FMC LPC的引脚分配：

下面只列了电源和接口的信号，GND的信号没有列出，具体用户可以参考原理图。

Pin Number

Signal Name

Description

C35

+12V

12V电源输入

C37

+12V

12V电源输入

D32

+3.3V

3.3V电源输入

C34

GA0

EEPROM地址位0位

D35

GA1

EEPROM地址位1位

D9

CSI1_CMOS_LP_CLK_N

第一路摄像头CMOS时钟负极输出

D8

CSI1_CMOS_LP_CLK_P

第一路摄像头CMOS时钟正极输出

G16

CSI1_CMOS_LP0_N

第一路摄像头CMOS LANE0数据负极输出

G15

CSI1_CMOS_LP0_P

第一路摄像头CMOSLANE0数据正极输出

G13

CSI1_CMOS_LP1_N

第一路摄像头CMOS LANE1数据负极输出

G12

CSI1_CMOS_LP1_P

第一路摄像头CMOSLANE1数据正极输出

G19

CSI1_CMOS_LP2_N

第一路摄像头CMOS LANE2数据负极输出

G18

CSI1_CMOS_LP2_P

第一路摄像头CMOSLANE2数据正极输出

G10

CSI1_CMOS_LP3_N

第一路摄像头CMOS LANE3数据负极输出

G9

CSI1_CMOS_LP3_P

第一路摄像头CMOSLANE3数据正极输出

G7

CSI1_LVDS_CLK_N

第一路摄像头LVDS时钟负极输出

G6

CSI1_LVDS_CLK_P

第一路摄像头LVDS时钟正极输出

H14

CSI1_LVDS_HS0_N

第一路摄像头LVDS LANE0数据负极输出

H13

CSI1_LVDS_HS0_P

第一路摄像头LVDS LANE0数据正极输出

H11

CSI1_LVDS_HS1_N

第一路摄像头LVDS LANE1数据负极输出

H10

CSI1_LVDS_HS1_P

第一路摄像头LVDS LANE1数据正极输出

H17

CSI1_LVDS_HS2_N

第一路摄像头LVDS LANE2数据负极输出

H16

CSI1_LVDS_HS2_P

第一路摄像头LVDS LANE2数据正极输出

H8

CSI1_LVDS_HS3_N

第一路摄像头LVDS LANE3数据负极输出

H7

CSI1_LVDS_HS3_P

第一路摄像头LVDS LANE3数据正极输出

G21

CSI1_OTP_B

第一路摄像头编程接口

D26

CSI1_RST_N

第一路摄像头复位信号输入

D21

CSI2_CMOS_LP_CLK_N

第二路摄像头CMOS时钟负极输出

D20

CSI2_CMOS_LP_CLK_P

第二路摄像头CMOS时钟正极输出

G34

CSI2_CMOS_LP0_N

第二路摄像头CMOS LANE0数据负极输出

G33

CSI2_CMOS_LP0_P

第二路摄像头CMOSLANE0数据正极输出

G28

CSI2_CMOS_LP1_N

第二路摄像头CMOS LANE1数据负极输出

G27

CSI2_CMOS_LP1_P

第二路摄像头CMOSLANE1数据正极输出

G37

CSI2_CMOS_LP2_N

第二路摄像头CMOS LANE2数据负极输出

G36

CSI2_CMOS_LP2_P

第二路摄像头CMOSLANE2数据正极输出

G25

CSI2_CMOS_LP3_N

第二路摄像头CMOS LANE3数据负极输出

G24

CSI2_CMOS_LP3_P

第二路摄像头CMOSLANE3数据正极输出

C23

CSI2_LVDS_CLK_N

第二路摄像头LVDS时钟负极输出

C22

CSI2_LVDS_CLK_P

第二路摄像头LVDS时钟正极输出

H29

CSI2_LVDS_HS0_N

第二路摄像头LVDS LANE0数据负极输出

H28

CSI2_LVDS_HS0_P

第二路摄像头LVDS LANE0数据正极输出

H26

CSI2_LVDS_HS1_N

第二路摄像头LVDS LANE1数据负极输出

H25

CSI2_LVDS_HS1_P

第二路摄像头LVDS LANE1数据正极输出

H32

CSI2_LVDS_HS2_N

第二路摄像头LVDS LANE2数据负极输出

H31

CSI2_LVDS_HS2_P

第二路摄像头LVDS LANE2数据正极输出

H23

CSI2_LVDS_HS3_N

第二路摄像头LVDS LANE3数据负极输出

H22

CSI2_LVDS_HS3_P

第二路摄像头LVDS LANE3数据正极输出

C27

CSI2_OTP_B

第二路摄像头编程接口

D27

CSI2_RST_N

第一路摄像头复位信号输入

D14

FMC_CSI1_SCL

第一路摄像头IIC总线时钟

D15

FMC_CSI1_SDA

第二路摄像头IIC总线数据

H37

FMC_CSI2_SCL

第二路摄像头IIC总线时钟

H38

FMC_CSI2_SDA

第二路摄像头IIC总线数据

C34

GA0

EEPROM的I2C地址0

D35

GA1

EEPROM的I2C地址1

C30

SCL

EEPROM的I2C时钟

C31

SDA

EEPROM的I2C数据

G39

VADJ

VADJ电源输入

H40

VADJ

VADJ电源输入

三、 硬件资源2-基于XC7Z100 的图像处理底板

1.1主要性能和优势

  • 使用 Zynq-7000 SoC 对嵌入式应用进行快速原型设计以实现优化
  • 硬件、设计工具、 IP、以及预验证参考设计
  • 演示嵌入式设计，面向视频通道
  • 存储接口
  • 1GB DDR3 组件存储
  • 1GB DDR3 SODIM 存储器
  • 支持包含 Dual ARM Cortex-A9 核处理器的嵌入式处理
  • 使用 10-100-1000 Mbps Ethernet (RGMII​) 开发网络应用
  • 使用 HDMI 输出实现视频显示应用
  • 扩展 I/O， 包含 FPGA Mezzanine Card (FMC) 接口

四、 软件资源

软件支持:

  • 支持从microSD 卡加载ubuntu系统
  • 支持利用QSPI模式配置程序
  • 支持RS232连接计算机串口通信
  • 支持外接HDMI连接显示器，并支持键盘，鼠标等外接设备进行演示
  • 支持Msata存储设备，支持高速数据存储功能 (SATA存储单独定制开发)
  • 平台引入了Xilinx公司最新的SDSoC™ 开发工具，提供了嵌入式C/C++ 应用开发体验，包括了Eclipse IDE和完整的设计环境，支持Zynq® All Programmable SoC开发，同时集成了Vivado设计环境。
  • FMC上接高速ADC，DAC子卡，CameraLink子卡等，进行功能扩展以及客户的定制需求，并可提供演示程序

教程不断更新：

  • 开发板简介和检测
  • ZYNQ简介
  • Vivado开发环境
  • PL的“Hello World”LED实验
  • HDMI输出实验
  • PL端DDR3读写测试实验
  • GTX收发器误码率测试IBERT实验
  • 体验ARM，裸机输出“Hello World”
  • PS点亮PL的LED灯
  • 以太网实验（LWIP）
  • 自定义IP实验
  • 使用VDMA驱动HDMI显示
  • 固化程序
  • 安装虚拟机和Ubuntu系统
  • Ubuntu安装Linux版Vivado软件
  • 使用SDK开发Linux程序
  • Linux下GPIO实验
  • Linux下的HDMI显示
  • 使用Debian8桌面系统
  • QSPI 和EMMCE启动Linux

五、 双目视觉案例

在VIVADO软件开发环境里下载双目测试例程到开发板，我们可以通过开发板的HDMI输出接口显示双目的视频图像到HDMI显示器上，

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