SCCB协议学习笔记

目录

一、前言

二、SCCB是什么

三、SCCB与IIC

四、OG02B10中的SCCB

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一、前言

       在配置某项目的主摄像头时，由于暂时没有现成的驱动文件，需要先根据平台其他摄像头的驱动格式进行移植，在移植过程中查阅sensor的datasheet注意到了之前没有留意的一个部分：SCCB。

二、SCCB是什么

        SCCB（Serial Camera Control Bus，串行摄像头控制总线）相当于一个简易的I2C协议，是由OV（OmniVision）公司定义和发展的双向三线式同步串行总线，该总线控制着摄像头大部分的功能，包括图像数据格式、分辨率以及图像处理参数等。SCCB协议可以用两线也可以用三线，两线为串行时钟信号总线SIO_C与串行数据信号总线SIO_D，三线增加了一条使能线SCCB_E。当SCCB_E默认拉低时，该协议相当于两线操作，无法通过控制使能端控制选中的从机，因此两线的SCCB总线只能是一个主器件对一个从器件控制，但三线SCCB接口可以对多个从器件控制，因此当只有一个从机时用两线，有多个从机时用三线。结构框图如下所示：

       SCCB_E默认拉低时，相当于

        其中SIO_C只能由主机配置（FPGA），SIO_D是一个三态门，双向数据线，既可以由主机控制，也可以由从机控制。SIO_C和SIO_D分别为SCCB总线的时钟线和数据线。目前，SCCB总线通信协议只支持100Kb/s到400Kb/s的传输速度，并且支持两种地址形式：从设备地址（ID Address，8bit）和内部寄存器单元地址（Sub_ Address，8bit）。

        从设备地址分为读地址和写地址，高7位用于选中芯片， 第0位是读/写控制位（R/W），决定是对该芯片进行读或写操作。

        内部寄存器单元地址用于决定对内部的哪个寄存器单元进行操作，通常还支持地址单元连续的多字节顺序读写操作。SCCB控制总线功能的实现完全是依靠SIO_C、SIO_D两条总线上电平的状态以及两者之间的相互配合实现的。SCCB总线传输的启动和停止条件如下图 

         SCCB采用简单的三相（Phase）写数据的方式，即在写寄存器的过程中先发送设备的ID地址（ID Address），然后发送写数据的目地寄存器地址（Sub_address），最后发送要写入的数据（Write Data）。如果给连续的寄存器写数据，写完一个寄存器后，会自动把寄存器地址加1，程序可继续向下写，而不需要再次输入ID地址，从而三相写数据变为了两相写数据，如果只需对有限个不连续寄存器进行配置，则对每一个需更改的寄存器，都采用三相写数据的方法。如果采用对全部寄存器都加以配置这一方法的话，会浪费很多时间和资源，所以我们只对需要更改数据的寄存器进行写数据。

       当SCCB_E由高电平变到低电平时，数据传输开始。当SCCB_E由低电平转化为高电平时，数据传输结束。为了避免传送无用的信息位，分别在传输开始之前、传输结束之后将SIO_D设置为高电平。在数据传输期间，SCCB_E始终保持低电平，SIO_D上数据的传输受SIO_C的控制。当SIO_C为低电平时，SIO_D上数据有效，SIO_D为稳定数据状态，SIO_C每出现一正脉冲，将传送一位数据。

       SCCB＿E低电平有效，如果将其接地，那么SIO＿C，SIO＿D的工作方式十分类似于I2C总线。与I2C总线一样，在SCCB总线中主设备发送一个字节后，从设备需要将数据线SIO＿D拉低作为应答信号(ACK)返回给主设备，才能表示发送成功。值得注意的是由于CMOS器件所能承受的灌电流很低，所以接至时钟线SIO＿C、数据线SIO＿D的上拉电阻阻值应在3～5 kΩ之间，并且对于主设备发送参数完毕后，需立即释放数据线SIO＿D以保证其处于悬空状态，即主设备在送完一个字节后立即执行一条指令，使数据线SIO＿D发出读取信号的操作。

       不过，OV公司为了减少传感器引脚的封装，现在SCCB总线也大多采用两线式接口总线。由此可见，SCCB就是改编版的IIC，完全可以按照IIC来理解，下面仔细讲解SCCB的时序以及和IIC的不同之处。

三、SCCB与IIC

       由上述可以看到，SCCB协议与IIC协议十分相似。SCCB与IIC最大的区别就是它没有IIC的连续读的功能，即每读完一个字节就主机必须发送一个NA信号。

1.SCCB写

        写操作与IIC完全一致。

        写寄存器分三个阶段：写器件地址，写寄存器地址，写数据。其中ID Address(W)里面就已经包括进了IIC中的“读写控制位”。“X”的意思是“don't care”，该位是由从机发出应答信号来响应主机表示当前ID Address、Sub-address和Write Data是否传输完成，但是从机有可能不发出应答信号，因此主机可不用判断此处是否有应答，直接默认当前传输完成即可。“X”即IIC中的ACK应答位。

2.SCCB读

          读寄存器分两次两个阶段：写器件地址，写要读的寄存器地址；写器件地址+1（表示读命令）读取数据；最后再发送NA信号。

        SCCB_D先拉高，再把SCCB_C拉高，然后把SCCB_C拉低，最后把SCCB_D拉低产生NA时序。

        SCCB不支持连续读，第二阶段的Phase2的主机应答位必须为NA（no ack），即为1，所以SCCB读其实就专指单次读，和IIC单次读几乎一样。区别就是，在IIC读传输协议中，写完寄存器地址后会有restart即重复开始的操作；而SCCB读传输协议中没有重复开始的概念，在写完寄存器地址后，需发起总线停止信号。

        SCCB的应答位称为X，表示“don't care”，而IIC应答位称为ACK；SCCB只能单次读，而IIC除了单次读还支持连续读；SCCB读操作中间有stop，而IIC读操作中间可以有stop也可以不需要stop。除去上面三点，SCCB和IIC再无区别，因此如果只需要配置寄存器（只用到写），可以直接拿IIC的时序来当做SCCB用，如果需要读，读操作中间必须有一个stop。 

四、OG02B10中的SCCB

       接下来以我在该项目所使用到的OG02B10为例，结合spec理解这一协议的几种读写操作。

       OG02B10可以响应两个SCCB ID，一个由寄存器SC_SCCB_ID0（默认0x20）或寄存器SC_SCCB_ID1（默认0xC0）设置，另一个由寄存器SC_SCCB_ID2（默认0xE0）设置。当SID引脚为低电平时，SC_SCCB_ID1值为选择作为第一个SCCB ID。当SID引脚为高电平时，选择SC_SCCB_ID0值作为第一个SCCB ID。这些ID都是可编程的。在多传感器系统中，SC_SCCB ID2可以用作广播ID以允许编程同时向所有传感器注册，另一个SCCBID可以用作访问每个传感器的唯一ID传感器。

       在本项目中，由于OV9282及OG02B10都在I2C4上且SCCB ID相同，因此OV9282使用了0xC0、OG02B10使用了0x20作为它的SCCB ID。

       OG02B10支持如图所示的消息格式。重复开始（Sr）的条件没有显示在SCCB从随机位置的单次读取中，而是显示在SCCB从当前位置单次读取和SCCB从随机位置顺序读取中。

       OG02B10支持四种不同的读操作和两种不同的写操作：

       1.从随机位置读取一次

       2.从随机位置顺序读取

       3.从当前位置读取一次

       4.从当前位置顺序读取

       5.单次写入随机位置

       6.从随机位置开始的顺序写入

       传感器中的sub address在每次读/写操作后自动增一。

具体如下：

       1.在从随机位置进行单次读取时，主机对所需的子地址执行虚拟写入操作，发出重复开始的条件，然后通过读操作再次对camera寻址。确认从机地址后，camera开始向SDA路输出数据，如下图所示。主机通过设置一个负应答和停止条件来终止读取操作

        2.如果主机通过读操作而不是伪写操作直接寻址camera， camera会通过设置从上次使用的子地址到SDA行的数据进行响应（从当前位置读），如下图所示。主机通过设置一个负应答和停止条件来终止读取操作。

        3.下图显示了从随机位置顺序读取的过程。主机对所需的子地址进行伪写入，在从设备确认后发出重复开始条件，并通过读取操作再次对从属设备进行寻址。如果主机在接收到数据后发出一个应答，它将作为一个信号发送给从设备，这样读取操作就可以从下一个子地址继续。当主机已经读取最后一个数据字节时，它发出一个负应答和停止条件。

       4.从当前位置顺序读取类似于从随机位置顺序读取。唯一的不同是没有下图所示的伪写入操作。主机通过设置一个负应答和停止条件来终止读取操作。

        5.对随机位置的写入操作如下图所示。主机向从机发出写操作，在从机确认后，相应地设置子地址和数据。写入操作在主机的停止条件下终止。

        6.顺序写入操作如下图所示。从机在每个数据字节后子地址自动增一，顺序写入操作在主机发出的停止条件下终止。