瑞芯微RK3576芯片作為一款中高端的八核Arm架構(gòu)SoC，引入了新一代完全基于硬件的16M像素ISP（圖像信號(hào)處理器），可支持多路MIPI CSI-2視頻輸入。本文將基于RK3576芯片特性，介紹如何確定是否支持MIPI CSI-2的4K@60fps輸入與4K輸入實(shí)現(xiàn)技巧。

基于觸覺智能RK3576開發(fā)板Purple Pi OH2演示，現(xiàn)電子發(fā)燒友粉絲享受購買觸覺智能RK3576開發(fā)板享秒殺活動(dòng) 數(shù)量剩余不多，可通過上圖掃碼購買。

MIPI CSI-2

• MIPI CSI-2協(xié)議簡(jiǎn)介

MIPI CSI-2 是 MIPI 聯(lián)盟制定的嵌入式相機(jī)串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用于圖像傳感器與處理器間高速傳輸圖像 / 視頻數(shù)據(jù)。RK3576平臺(tái)默認(rèn)支持3路MIPI CSI-2接口。

• 應(yīng)用場(chǎng)景

觸覺智能RK3576核心板&開發(fā)板根據(jù)MIPI CSI-2接口特性，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)終端/醫(yī)療、汽車、AR/VR、工業(yè)視覺領(lǐng)域。

4K@60fps輸入計(jì)算方法

• 硬件參數(shù)

觸覺智能RK3576 開發(fā)板（Purple Pi OH2），板載3路MIPI CSI-2接口（數(shù)據(jù)通道均為4lane），其中J19、J20這兩路支持配置數(shù)據(jù)通道 2+2 組合，因此最多可預(yù)留5路 MIPI CSI-2 接口。J19、J20為DPHY CSI RX接口，都支持MIPI V1.2版本，每個(gè)lane通道最大傳輸速率為2.5Gbps。

• 裸數(shù)據(jù)帶寬計(jì)算

一幀圖像需要多少像素？

4K分辨率典型值：3840 x 2160 = 8294400像素

一幀的數(shù)據(jù)量是多少？

8294400 x 24 ≈ 199 Mbit/幀

一秒的數(shù)據(jù)量是多少？

199 x 60 ≈ 11.94 Gbps

總結(jié)：理論裸數(shù)據(jù)開銷數(shù)據(jù)量約12Gbps（未算上協(xié)議開銷，僅像素本身需要的帶寬）。

• MIPI CSI-2 數(shù)據(jù)通道帶寬計(jì)算

以RK3576的MIPI CSI-2接口為例， 單lane通道標(biāo)稱速率2.5 Gbps，最高支持4lane

理論帶寬計(jì)算：

2.5Gbps × 4Lane= 10Gbps

從計(jì)算結(jié)果上看無法滿足4K@60fps需求，至少需要5lane。

11.94 ÷ 2.5 ≈ 4.78

總結(jié)：對(duì)于MIPI CSI-2標(biāo)準(zhǔn)lane數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)量是1/2/4/8，并不存在5lane的說法。因此4lane的MIPI CSI-2接口無法滿足4K@60fps的帶寬需求、通常需要8lane或更高速方案。

4K@60FPS實(shí)際占用與4Lane實(shí)現(xiàn)方法

前面計(jì)算的都是裸數(shù)據(jù)需要的帶寬，而實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)還有協(xié)議開銷，主要包含如下：

a. 包頭

b. 包尾

c. ECC校驗(yàn)

d. 空行 / 空幀

業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)的帶寬開銷計(jì)算：實(shí)際鏈路帶寬 = 理論像素帶寬 × 1.2～1.3

11.94 Gbps × 1.25 ≈ 14.9 Gbps

從計(jì)算來看4K@60fps實(shí)際開銷接近15Gbps。

• 4K@60fps規(guī)避&4Lane實(shí)現(xiàn)4K輸入方法

從前面計(jì)算可知當(dāng)前的4K@60fps無法使用4lane進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，若要使用4K分辨率如何在4 lane的基礎(chǔ)上滿足需求？觸覺智能根據(jù)實(shí)測(cè)，提出了2套解決方案：

（1）方案1：降低像素位寬

RGB888 → YUV422/RAW10，使每像素從24 bit → 10~16 bit，對(duì)應(yīng)的帶寬直接砍半。參考命令：

8294400 x 10 ≈ 79.1 Mbit/幀

79.1 x 60 ≈ 4.64 Gbps

4.64 x 1.25 ≈ 5.8 Gbps

（2）方案2：降幀率

比如60fps → 30fps，這種方式最簡(jiǎn)單有效，但會(huì)影響幀率，對(duì)應(yīng)高幀率要求的項(xiàng)目需要評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。參考命令：199 x 30 ≈ 5.83 Gbps

5.83 x 1.25 ≈ 7.29 Gbps