AWR2243 CSI2接口详解

作者：Chris Meng

AWR2243是TI第二代毫米波传感器，使用了TI第二代毫米波射频前端，射频性能比第一代产品有了大幅提升，其中的AWR2243P还支持多片级联。AWR2243可以通过CSI2接口将采集到的毫米波原始ADC数据输出到外部的处理器，由外部处理器进行处理。本文详细介绍了AWR2243的CSI2相关信息，方便AWR2443的用户和不同的外部处理器搭配使用。

AWR2243 CSI2接口和外部处理器CSI2的信号连接

AWR2243的CSI2接口由5对差分信号组成，支持最多4对数据通道（lane），一对时钟信号。5对差分信号的功能可以软件配置。在AWR_DEV_CSI2_CFG_SET_SB里，总共有通道位置（Position）1到5可以选择。默认的通道配置见表一。

表一  AWR2243 CSI2默认通道位置

CSI2的数据通道可以配置在任何通道位置，但时钟只能配置在位置2、位置3或者位置4，不能配置在位置1和位置5。用户可以使能或者不使能通道差分信号。但数据通道0是（DATA_LANE0）永远使能的，不能关闭。其他通道，当位置设置值为0，表示不使用，也就是不使能。每个通道极性也是可以配置的，也就是差分对里哪个引脚是正，哪个是负是可以配置的。这样的灵活配置可以方便用户对接不同的外部处理器的CSI2接口和更方便的布线。但同时也需要注意，硬件设计的连接要和软件配置匹配，不然接口也无法正常工作。AWR2243使能的CSI2数据通道数可以根据外部处理器的CSI2支持的通道数进行匹配的配置，可以配置1个、2个或者4个数据通道。

AWR2243数据手册里的引脚信号名称（signal name）是根据默认的通道配置来命名的，具体请参考表二。AWR2243的CSI2相关引脚号（pin number）和通道位置的关系请参考表三。AWR2243的CSI2接口和外部处理器的具体信号连接可以参考图1。

表二 AWR2243 CSI2相关引脚

表三 AWR2243 CSI2引脚和通道位置的对应关系


图1  默认通道位置配置下单片AWR2243和处理器CSI2接口连接示意图

AWR2243 CSI2接口输出的原始ADC数据格式

外部处理器的CSI2数据格式配置需要和AWR2243的ADC数据位数匹配。如果ADC数据位12位，外部处理器的CSI2的数据格式要配置为RAW12。如果ADC数据位14位，外部处理器的CSI2的数据格式要配置为RAW14。如果ADC数据为16位，外部处理器的CSI2数据格式要配置为RAW8。如果ADC数据为16位复数，对于一个采样点，AWR2243的CSI2接口上会先输出16位实部数据的低8位，然后输出实部数据的高8位，接下来输出虚部数据的低8位，最后是虚部的高8位。

CSI是Camera Serial Interface的缩写，也就是摄像头串行接口，这个接口设计之初是用于摄像头传感器。在AWR2243上把一帧毫米波的数据模拟成宽度x高度的图像帧通过CSI2输出。一帧毫米波数据通过CSI2输出的帧的宽度和高度可以根据下面的公式进行计算。外部处理器可以根据下面的公式判断采集到的CSI2数据的数量是否和毫米波射频配置一致。

CSI2帧的宽度（单位：位） = 每个chirp的采样点数 x 接收通道数 x 2（复数采样）或者1（实时采样）x 每个采样点的位数

CSI2帧的高度 = 每帧包含的chirp个数

AWR2243的ADC存储器对于数据存储可以配置为交织模式或者是非交织模式。在交织模式下，ADC数据是以采样点为间隔在不同接收通道下交织输出。对于非交织模式，ADC数据按照接收通道把一个接收通道的完整的一个chirp数据输出后再输出另一个接收通道的数据。对于不同的模式，外部处理器在获取数据后，需要使用EDMA或者其他处理代码，正确重组数据，进行处理。在mmwave_mcuplus_sdk_04_02_00_02的例程里，DDMA的例程使用了交织模式，TDMA的例程使用了非交织模式。

下面是不同模式数据数据输出的一个例子，Rx0、Rx1、Rx2、 Rx3表示不同的接收通道。接收通道后面的数字表示采样点个数。N+1为每个chirp的采样点数。

交织模式：
Rx00 Rx10 Rx20 Rx30 Rx01 Rx11 Rx21 Rx31.......Rx3N 

非交织模式：
Rx00 Rx01 Rx02 Rx03.....Rx0N   Rx10 Rx11 Rx12 Rx13.......Rx3N 

AWR2243的CSI2传输格式和数据包封装格式可以参考AWR2243数据手册里9.4.1 A2D Data Format Over CSI2 Interface章节的内容，这里就不重复了。

其他

AWR2243的CSI2支持最高数据位速率（Data bit rate）为600Mbps，DDR时钟最高为300Mhz。外部处理器CSI2支持的最高时钟至少要等于AWR2243 配置的CSI2输出时钟。         

在硬件设计上，由于CSI2是高速信号接口，CSI2的数据、时钟差分信号在布线上要满足高速信号的要求，走线长度要尽量相等。

参考文档：

1. AWR2243 datasheet （https://www.ti.com/lit/gpn/awr2243）
2.MMWAVE-DFP-2G 02.02.03.01 （https://www.ti.com/licreg/docs/swlicexportcontrol.tsp?form_type=2&prod_no=mmwave_dfp_02_02_03_01_win32.exe）
3.AWR2243: AWR2243 CSI2 pixel format problem - Sensors forum - Sensors - TI E2E support forums
4.AWR1243: data packet packing format for RAW8 mode (8-bit) - Sensors forum - Sensors - TI E2E support forums
5.AWR1243: Clarifications on modes and frames - Sensors forum - Sensors - TI E2E support forums
6.AWR2243: Relation between CSI lane position and CSI pin - Sensors forum - Sensors - TI E2E support forums
7.IWR1443: output width and height of CSI frame - Sensors forum - Sensors - TI E2E support forums