2. CSI-2 数据流模型：像素数据包格式、长包与短包、虚拟通道与数据类型

MIPI CSI-2 协议定义了一套严格的分层数据流模型，确保从图像传感器到应用处理器的像素数据能够被准确、高效地传输。理解数据包格式、长包与短包的区别、虚拟通道的复用机制以及数据类型标识，是进行设备树 Lane 映射和 CSI 调试的基础。

2.1 CSI-2 协议分层架构

CSI-2 协议栈分为三层：应用层、协议层和物理层。物理层由 D-PHY 或 C-PHY 实现，负责比特流的串行传输；协议层负责数据包的封装、解封装、错误检测和虚拟通道管理；应用层则定义像素数据的格式和语义。

2.2 数据包格式：长包与短包

CSI-2 协议层定义了两种基本的数据包类型：长包 (Long Packet) 和 短包 (Short Packet)。所有传输都以数据包为单位进行。

2.2.1 长包 (Long Packet)

长包用于传输有效像素数据或嵌入式数据。其结构包含数据包头 (PH)、有效载荷 (Payload) 和数据包尾 (PF)。

2.2.2 短包 (Short Packet)

短包只有 4 字节，没有有效载荷和 CRC。它主要用于传输帧同步、行同步或事件标记等控制信息。

常见的短包数据类型包括：

• 帧开始 (Frame Start, FS)：DT = 0x00，标记一帧图像的开始。
• 帧结束 (Frame End, FE)：DT = 0x01，标记一帧图像的结束。
• 行开始 (Line Start, LS)：DT = 0x02，标记一行像素的开始。
• 行结束 (Line End, LE)：DT = 0x03，标记一行像素的结束。

2.3 虚拟通道 (Virtual Channel, VC)

虚拟通道机制允许在同一个 CSI-2 链路上传输最多 4 个独立的数据流。每个数据流通过数据标识 (DI) 字节的高 2 位进行区分，取值范围为 0-3。

虚拟通道的主要应用场景：

• 多传感器复用：多个图像传感器共享同一组 Lane，通过 VC 区分各自的数据流。
• 多数据流输出：单个传感器同时输出 RAW 图像和 YUV 缩略图，分别分配不同的 VC。
• 元数据通道：将传感器配置参数、统计信息等通过独立的 VC 传输，与主图像数据分离。

2.4 数据类型 (Data Type, DT)

数据类型字段位于数据标识 (DI) 字节的低 6 位，用于标识有效载荷中数据的格式和语义。DT 值由 MIPI 联盟标准化，范围从 0x00 到 0x3F。

以下是嵌入式系统开发中常见的数据类型：

2.5 数据流传输时序

一个完整的 CSI-2 数据流传输遵循严格的时序：

1. 帧开始 (FS)：发送短包，标记新帧的开始。
2. 行传输：对于每一行，先发送行开始 (LS) 短包，然后发送包含像素数据的长包，最后发送行结束 (LE) 短包。
3. 帧结束 (FE)：发送短包，标记当前帧的结束。
4. 消隐期 (Blank)：在帧与帧之间或行与行之间，物理层进入 LP 模式或发送填充数据。

2.6 数据流模型与设备树配置的关联

在设备树中配置 CSI 接口时，以下属性直接对应本章的数据流模型概念：