常用的 Camera(图像传感器/摄像头模组)输出接口,按传输信号类型和应用场景梳理一下。
一、并行接口(传统/低速)
1. DVP
- 全称:Digital Video Port / Parallel Camera Interface
- 信号组成:PCLK(像素时钟)、VSYNC(帧同步)、HSYNC(行同步)+ 8/10/12/16 位数据线
- 特点:
- 引脚多、走线复杂,对 PCB 布线要求高
- 速率有限,通常最高约 150–200 MHz PCLK,分辨率/帧率受限
- 应用:早期手机、嵌入式 Linux 板卡(如树莓派旧款)、低端 IPC 摄像头
- 现状:逐渐被 MIPI CSI 取代,但在低成本 MCU 方案中仍常见
二、高速串行差分接口(当前主流)
2. MIPI CSI-2 / CSI-3
- 全称:Mobile Industry Processor Interface Camera Serial Interface
- 物理层:差分对(C-PHY 或 D-PHY),常用 D-PHY
- 通道数:1–4 lane(常见 2-lane 或 4-lane)
- 速率:D-PHY v1.2 每 lane 可达 2.5 Gbps;v2.1 可达 4.5 Gbps
- 特点:
- 引脚少、抗干扰强、带宽高
- 支持多路虚拟通道(Virtual Channel),可多摄复用
- 是手机、平板、嵌入式的主流标准
- 应用:智能手机多摄、树莓派、NVIDIA Jetson、各类 SoC 平台
- 注意:MIPI CSI-2 是协议+物理层的组合,很多 SoC 的”CSI 接口”实际就是指它
3. LVDS
- 全称:Low-Voltage Differential Signaling
- 常见形式:
- Sub-LVDS:常用于中低端 CMOS 传感器(如 OV 系列),引脚定义非标准化
- Channel Link(如 TI FPDLink):工业相机、车载常用
- 特点:
- 差分传输,抗干扰好
- 带宽中等,协议相对简单
- 应用:工业相机、车载摄像头、安防监控、医疗影像
4. SLVS / SLVS-EC
- 全称:Sony Low Voltage Signaling
- 特点:
- 比 Sub-LVDS 更高带宽、更低功耗
- SLVS-EC 是增强版,支持嵌入式时钟、更高速率
- 应用:Sony 高分辨率工业传感器(如 IMX 系列),机器视觉领域
5. HiSPi
- 全称:High-Speed Serial Pixel Interface
- 开发商:ON Semiconductor(安森美)
- 特点:类似 MIPI 但协议不同,有 Packetized 和 Streaming 两种模式
- 应用:安森美高分辨率传感器(如 AR 系列),需桥接芯片转换到 MIPI
6. GMSL / FPD-Link
- 全称:GMSL(Gigabit Multimedia Serial Link,Maxim/ADI)
- FPD-Link III/IV(Flat Panel Display Link,TI)
- 特点:
- 单根同轴/双绞线可传 15–30 米
- 同时传输视频 + 控制(I²C)+ 供电(PoC)
- 支持高达 4K@30fps 或 8MP@30fps
- 应用:车载环视、ADAS、工业长距离相机
三、USB 接口(即插即用)
7. USB 2.0 / USB 3.0 / USB4
- 常见标准:
- USB Video Class (UVC):免驱,插上即用
- USB 2.0:最高约 480 Mbps,适合 1080p@30fps
- USB 3.0(SuperSpeed):5 Gbps,支持 4K@30fps 及以上
- 特点:
- 软件生态成熟(V4L2、DirectShow、WebRTC 等)
- 无需专用硬件接口,PC/开发板通用
- 应用:网络直播摄像头、工业 USB 相机、会议系统、教育实验
四、网络接口(IP Camera)
8. Ethernet(RJ45)
- 协议:RTSP / ONVIF / HTTP / RTP
- 形态:
- 百兆/千兆以太网
- PoE(Power over Ethernet)供电
- 特点:
- 传输距离远(100 米+,可中继)
- 可多路集中管理
- 应用:安防监控(IPC)、智慧城市、远程监控
五、其他专用/小众接口
| 接口 | 简介 | 典型应用 |
|---|---|---|
| SPI | 串行外设接口,带宽极低 | 极低分辨率模块(如 OV7670 小屏应用) |
| I²C/I3C | 仅用于控制(寄存器配置),不传图像数据 | 所有带 ISP 的传感器 |
| SDI(HD-SDI / 3G-SDI) | 广播级串行数字接口,同轴传输,无压缩 | 广电、高端监控 |
| Camera Link | 基于 Channel Link 的工业标准,极高带宽 | 高端机器视觉、线阵相机 |
| CoaXPress | 同轴超高速,可达 12.5 Gbps/lane | 高速工业检测 |
| HDMI 输出(摄像头直出) | 部分 HDMI 摄像机内置编码 | 直播、医疗内窥镜显示 |
六、选型速查表
| 场景 | 首选接口 | 备选 |
|---|---|---|
| 手机 / 嵌入式 SoC | MIPI CSI-2 | DVP(低端) |
| 车载 | GMSL / FPD-Link | LVDS |
| 工业相机(板载) | MIPI CSI-2 / LVDS / SLVS | Camera Link |
| PC 即插即用 | USB 3.0 UVC | USB 2.0(低分辨率) |
| 网络远程监控 | Ethernet (PoE) | — |
| 长距离(>5m) | GMSL / FPD-Link / SDI | 光纤扩展 |
| MCU 直连 | DVP / SPI | 需 FIFO 缓冲 |
七、一个容易混淆的点
I²C 不是图像输出接口! 它只负责配置传感器寄存器(地址、分辨率、帧率等),图像数据走的是上述接口之一。几乎所有摄像头都是”控制走 I²C + 数据走 MIPI/DVP/USB”。