《从零掌握MIPI CSI-2: 协议精解与FPGA摄像头开发实战》-- CSI-2 协议详细解析 (三）数据格式

CSI-2 协议详细解析（三）：数据格式（Data Formats）

1. 格式分类与优先级

• 强制支持要求 ：
  发送端（TX）至少支持一种主要格式。
  接收端（RX）必须支持所有主要格式。

2. 通用数据格式

(1) 数据类型代码

(2) 嵌入式数据（Embedded Data）

• 位置 ：可置于帧头（零或多行）或帧尾（零或多行）
• 用途 ：传输非图像信息（如传感器参数、时间戳）。
• 包结构 ：使用 0x12数据类型，负载长度=8位字节的整数倍。
  

3. YUV格式

(1) 关键特性

• 颜色空间 ：基于ITU-R BT.601的8位伽马校正Y’CbCr
• 传输规则 ：每行图像数据=1个长包。
• 子格式对比 ：

  格式	传输方式	行约束	包长度规则（表10-15）
  Legacy YUV420 8-bit	奇行传 UYYY...，偶行传 VYYY...	总行数必须为偶数	每包=3字节/2像素 （24位）
  YUV420 8-bit	奇行仅传 Y，偶行传 UYYY（同YUV422）	总行数必须为偶数	奇行：2字节/2像素``偶行：4字节/2像素
  YUV422 8-bit	每像素传 UYVY序列（图82）	-	每包=4字节/2像素 （32位）

(2) 字节映射规则

• Legacy YUV420
  Byte n = V/U分量 → Byte n+1 = Y1 → Byte n+2 = Y2
  

• YUV422 ：
  Byte n = U → Byte n+1 = Y1 → Byte n+2 = V → Byte n+3 = Y2

  

4. RGB格式

(1) 关键特性

• 颜色空间 ：基于IEC 61966的非线性sRGB’
• 子格式对比 ：

  格式	位深	传输单元	包长度规则（表17-20）
  RGB888	8位/分量（24位）	3字节/像素	每包=3字节×像素数
  RGB565	5-6-5位（16位）	2字节/像素	每包=2字节×像素数
  RGB666	6位/分量（18位）	3字节/2像素	每包=3字节×（像素数/2）

(2) 字节映射规则

• RGB888 ：
  Byte n = B → Byte n+1 = G → Byte n+2 = R
  

• RGB565 ：
  Byte n = G2 G1 G0 B4 B3 B2 B1 B0（低8位）
  Byte n+1 = R4 R3 R2 R1 R0 G5 G4 G3（高8位）
  

5. RAW格式

(1) 关键特性

• 数据来源 ：相机传感器原始Bayer模式数据
• 通用规则 ：每行图像数据=1个长包， 像素需填充对齐
• 子格式对比 ：

  格式	位深	传输单元	包长度约束	填充要求
  RAW8	8位/像素	1字节/像素	每包=1字节×像素数	无
  RAW10	10位/像素	4字节存储3像素（图110）	每包=4字节×（像素数/3）	像素数需为4的倍数
  RAW12	12位/像素	3字节存储2像素	每包=3字节×（像素数/2）	像素数需为2的倍数

(2) 字节映射示例（RAW10）

• 像素序列 ：Pixel1 (10位) → Pixel2 (10位) → Pixel3 (10位)
• 字节打包 ：

6. 用户自定义格式

• 数据类型 ：0x30-0x37。
• 特性 ：
  负载为 任意8位字节流 （图118）。
  长度可变，无内容限制（如传输JPEG压缩数据）。
  包结构：长包格式，负载长度=字节整数倍。

关键设计约束

1. 包负载对齐 ：所有负载长度必须是 8位的整数倍
2. 数据类型一致性 ：包头中的 Data Type必须匹配负载格式
3. 行长度统一 ：同一帧内同虚拟通道同数据类型的所有包 长度必须相等 （YUV420例外）。

总结 ：本章定义了CSI-2支持的像素级数据编码规则，涵盖主流图像格式（YUV/RGB/RAW）及自定义数据，通过严格的包长度约束和字节映射确保传输效率。实际实现需重点处理对齐要求（如RAW10的4像素对齐）和格式兼容性。查看CSI-2协议，了解更多更详细的数据格式。