AWR2243 CSI2接口详解

作者：Chris Meng

Abstract：

This blog is to help customer to work smoothly with AWR2243 and different external host. It gives an explanation about the relationship between lane position and AWR2243 CSI pin and provides an example of CSI2 hardware connection. It also suggests the CSI2 format setting of external host and explains how to parser the correct ADC data with different ADC buffer mode on external host.

        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