第三章 视频输入接口：MIPI CSI、DVP并行接口、Sensor供电与时钟设计
各位同学，今天我们聊聊视频输入接口。这是摄像头数据进入主控的第一道关卡。说白了，就是Sensor拍到的图像怎么送到V536肚子里去。
V536这颗芯片，视频输入接口挺丰富的。它支持MIPI CSI和DVP并行接口。我个人习惯，能上MIPI就上MIPI，毕竟差分信号抗干扰强，走线也省地方。但有些老款Sensor只支持DVP，那也没办法，得兼容。
3.1 MIPI CSI接口设计要点
MIPI CSI，全称是Camera Serial Interface。它用差分对传输数据，一对差分线就是一条lane。V536支持4-lane MIPI，最高速率能到1Gbps per lane。嗯，这个带宽足够跑1080P 60fps了。
设计MIPI走线时，我建议你记住三个字：等长、阻抗、包地。
- 等长：同一组差分对内，P和N的误差控制在5mil以内。不同lane之间，控制在20mil以内。我在项目中遇到过因为等长没做好，导致图像出现条纹干扰的情况，查了两天才找到原因。
- 阻抗：MIPI差分阻抗要求100Ω±10%。这个要靠叠层设计和线宽线距来保证。一般4层板，顶层走MIPI，参考层是第二层GND，线宽5mil，线距5mil，基本能到100Ω。
- 包地：MIPI走线两侧要包地，每隔100-200mil打一个地过孔。别偷懒，这个地孔是给回流信号用的。
关键提醒：MIPI走线不要跨越分割的参考平面。如果非要换层，记得在换层过孔旁边加一个地过孔，给信号提供回流路径。
还有一点，MIPI的时钟线（CLK P/N）和数据线（DATA P/N）之间，长度差也要控制。我一般控制在20mil以内。你想想看，时钟和数据如果相位差太大，接收端采到的数据就是错的。
3.2 DVP并行接口设计
DVP接口，说白了就是并行总线。数据线、行同步（HSYNC）、场同步（VSYNC）、像素时钟（PCLK），一根都不能少。V536的DVP接口支持8位或10位数据宽度。
DVP设计最头疼的是信号数量多。一个8位DVP，加上控制信号，少说也要12根线。这么多线一起翻转，串扰和同步开关噪声（SSN）是主要问题。
我曾经在一个项目中，DVP数据线和时钟线没做等长处理，结果Sensor输出的图像老是偏色。后来用示波器一量，发现数据线和时钟线的延迟差了将近2ns。对于100MHz的PCLK来说，2ns就是20%的周期，不出问题才怪。
所以DVP走线，我建议你这样做：
- 所有数据线、控制线，以PCLK为基准，等长控制在50mil以内
- 每根信号线串接22Ω或33Ω电阻，靠近V536端放置，抑制过冲
- 数据线和时钟线之间，不要平行走太长，中间加地线隔离
小技巧：DVP接口的PCLK频率一般不会太高，1080P 30fps大概在74MHz左右。如果走线实在绕不开，可以适当降低PCLK频率，用双沿采样来补偿带宽。但V536不支持DVP双沿采样，所以还是老老实实走等长吧。
3.3 Sensor供电设计
Sensor供电，看着简单，其实坑不少。一个典型的Sensor需要三路电源：
| 电源轨 | 典型电压 | 用途 | 电流需求 |
|---|---|---|---|
| AVDD | 2.8V | 模拟电路供电 | 50-100mA |
| DVDD | 1.2V或1.8V | 数字核心供电 | 100-200mA |
| IOVDD | 1.8V或2.8V | I/O接口供电 | 10-50mA |
这里有个容易忽略的点：上电时序。大部分Sensor要求AVDD先上电，然后是DVDD，最后是IOVDD。如果顺序反了，轻则Sensor不工作，重则烧坏内部电路。
我建议你用PMIC（电源管理芯片）来统一控制上电时序。V536配套的AXP系列PMIC就支持可编程的上电时序。如果不用PMIC，那就用RC延时电路加MOS管来实现。嗯，RC延时不太精确，批量生产时可能会有差异，自己权衡。
警告：Sensor的AVDD对纹波非常敏感。纹波太大，图像上会出现横条纹或噪点。我建议AVDD的纹波控制在10mV以内。LDO的输出纹波一般能满足要求，DC-DC的话要加LC滤波。
3.4 Sensor时钟设计
Sensor需要外部时钟输入，一般是24MHz或27MHz。这个时钟的质量，直接决定了图像输出的稳定性。
时钟来源有两种：一是用独立的晶振，二是从V536的MCLK引脚输出。我个人习惯用独立晶振，因为晶振的相位噪声比主芯片输出的时钟要好。但独立晶振要多占一个元件位置，成本也高一点。
时钟走线要注意：
- 时钟线要短，尽量靠近Sensor放置
- 时钟线两侧包地，避免被其他信号干扰
- 时钟线上串接一个22Ω电阻，靠近源端放置，抑制反射
我曾经遇到一个案例，Sensor输出的图像偶尔会闪一下。查了半天，发现是时钟线上的一个过孔阻抗不连续，导致时钟抖动过大。后来把过孔去掉，走线改到同一层，问题就解决了。所以，时钟线尽量少打过孔，实在要打，至少打两个，保持对称。
3.5 实战中的避坑指南
好了，理论讲完了，我分享几个实战中踩过的坑：
- MIPI的ESD保护：MIPI是高速信号，加ESD管要注意结电容。结电容超过1pF，信号眼图就闭合了。我推荐使用结电容0.5pF以下的ESD管，比如PESD5V0S1UL。
- DVP的IO电压匹配：V536的DVP接口IO电压是1.8V或3.3V，要和Sensor的IOVDD匹配。不匹配的话，加电平转换芯片，别硬接。
- Sensor的复位：Sensor的复位引脚，上电后要拉低再拉高，保持时间至少1ms。有些同学只拉低了几百微秒，Sensor没复位彻底，导致I2C通信失败。
- 电源去耦：Sensor的每个电源引脚旁边都要放一个0.1μF的陶瓷电容，靠近引脚放置。大电容（10μF）放在板子边缘，每个电源轨一个就够了。
总结一下：视频输入接口的设计，核心就是信号完整性和电源完整性。MIPI注意等长阻抗，DVP注意等长串扰，供电注意时序纹波，时钟注意抖动。把这些点都照顾到了，Sensor就能稳定工作，图像质量也有保障。
下一章，我们会讲V536的显示输出接口，包括HDMI、CVBS和LCD。到时候再聊。