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HDMI转CSI&I2S模块手册

将HDMI信号转换成CSI视频信号和I2S音频信号, 目前全平台支持(zero, Pi3B, Pi4B, CM4, Pi5B),其中最高采集分辨率不仅仅取决于HDMI转CSI转换板，同时也取决于你使用的树莓派硬件版本，树莓派硬件版目前主要分两个系列，最高支持1080P60Hz，和最高支持1080P50Hz。

  • 最高支持1080P60Hz的Pi版本(CM3，CM4，Pi5B)
  • 最高支持1080P50Hz的Pi版本(zero, zero2, Pi3B, Pi4B等)

简介

此模块将HDMI信号转换成CSI视频信号和I2S音频信号，最高支持1080P60Hz的视频输入，在树莓派上工作的很好，目前共有3个版本(C779、C780、C790). C790是目前最新的版本，解决了所有已知的问题，同是有CSI 2通道和4通道接口，I2S音频接口，修复了HDMI反向供电问题。

性能参数

C790

硬件参数

  • HDMI输入: 在树莓派上此模块最高支持1080P60Hz输入；
  • HDMI转CSI-2桥接芯片:Toshiba TC358743XBG
  • 4路CSI-2通道和时钟
  • CSI-2接口1: 15 pin FPC, 间距1.0 mm, 在C790模块的正面.
  • CSI-2接口2, 22 pin FPC, 间距0.5 mm, 在C790模块的背面.
  • 尺寸: 30 x 45 mm
  • 安装孔位:4 x M2.5
  • 供电电压:3.3V
  • 重量: 10g

树莓派4B只支持1080P50Hz(因为4B只有两个CSI-2通道) ,树莓派CM4只支持1080P60Hz,所以如果你的输入设备一定要是1080P60Hz，请同时使用CM4和C790.

接口


C790有两个CSI输出接口: 接口1，在C790正面，15 pin FPC, 间距1.0 mm; 接口1，在C790背面,22 pin FPC, 间距0.5 mm。

尺寸

安装参考

C780

C780A硬件参数
  • HDMI输入: 最高支持080P50Hz在树莓派上；
  • HDMI转CSI-2桥接芯片:Toshiba TC358743XBG；
  • 2路CSI-2通道和时钟；
  • CSI-2接口: 15 pin FPC, 间距 1.0 mm；
  • 尺寸: 30 x 65 mm (折断前); 30 x 45 mm (折断后)
  • 安装孔位:6 x M2.5
  • 供电电压:3.3V
  • 重量: 10g
C780B硬件参数
  • HDMI输入: 最高支持080P60Hz在树莓派上；
  • HDMI转CSI-2桥接芯片:Toshiba TC358743XBG；
  • 4路CSI-2通道和时钟；
  • CSI-2接口: 22 pin FPC, 间距 0.5 mm；
  • 尺寸: 30 x 65 mm (折断前); 30 x 45 mm (折断后)
  • 安装孔位:6 x M2.5
  • 供电电压:3.3V
  • 重量: 10g
接口


音频引脚定义如下图所示:

尺寸

尺寸如下图所示. 有6个直径为2。75mm的孔位用于安装，安装螺钉可以选择M2.5。
如下图所示，C780被设计成可折断式的，C780模块在未被折断前可以完美的安装在zero上。

C779

硬件参数
  • HDMI输入: 最高支持080P50Hz在树莓派上；
  • HDMI转CSI-2桥接芯片:Toshiba TC358743XBG；
  • 2路CSI-2通道和时钟；
  • CSI-2接口: 15 pin FPC, 间距 1.0 mm；
  • 尺寸: 35 x 50 mm
  • 安装孔位:4 x M2.5
  • 供电电压:3.3V
  • 重量: 10g
尺寸

尺寸如下图所示. 有4个直径为2.75mm的孔位用于安装，安装螺钉可以选择M2.5。

CSI接口定义

其中C779，C780A只有15PIN引脚，C780B只有22PIN引脚，C790同时有15和22PIN引脚。

软件使用demo

下文中的软件使用方法跟你使用的树莓派镜像版本有关，可能存在不同。如果你有任何疑问，请加入 BLIKVM Discord 社区获得支持、解答和新闻。 以下说明适用于内核为5.4或者更高版本。如果你的树莓派镜像低于此版本，请升级。终端使用使用“uname-a”可以查看你系统的内核版本。 

pi@raspberrypi:~ $ uname -a
Linux raspberrypi 5.10.63-v7l+ #1459 SMP Wed Oct 6 16:41:57 BST 2021 armv7l GNU/Linux

1. 使用下列命令进行升级 (不是必须的，在某些国家这个花费的时间可能很长)

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

2. 使能相机模块(在树莓派Bullseys OS系统中，相机已默认被使能)

sudo raspi-config
sudo reboot
移动光标到‘Interfacing Options’，然后按Enter键进入。然后选择‘Camera’选项，按Enter键进入后，使能相机。然后选择“Finish”后， 选择“reboot”。重启非常重要!!

由于Pi5B取消了硬编码器，下面软件使用方法在Pi平台目前分为两个部分，Pi5B配置，和其它Pi平台配置。
在zero, zero2,Pi3B,Pi4B等平台HDMI转CSI模块测试demo参考

编辑 /boot/config.txt (需要sudo权限) 

sudo nano /boot/config.txt
添加下面的内容 
dtoverlay=tc358743
如果你的模块(C780和C790)支持声音，添加下面内容支持声音 
dtoverlay=tc358743-audio
如果你是用树莓派计算模组(CM3、CM4)，可以通过下列配置，使能CSI的4个通道。 
dtoverlay=tc358743,4lane=1
使用“dmesg | grep cma”检查分配给CMA堆的内存量，终端出现的第一行内容应该如下所示: 
pi@raspberrypi:~ $ dmesg | grep cma
[0.000000] cma: Reserved 256 MiB at 0x000000001ec00000
如果显示少于96MB，编辑/boot/cmdline.txt，添加下面一行。 
cma=96M
重启树莓派，如果配置成功，你将会看到/dev/video0设备描述符出现。可以使用“v4l2-ctl –list-devices” 命令列出所有的video描述符。再将树莓派与模块正确连接后，树莓派上电，你可以看到C790模块上有一个绿色灯常亮，然后可以按照下面的命令，检查是否已经正常出现了video0。 
pi@raspberrypi:~ $ ls /dev/video0
/dev/video0
pi@raspberrypi:~ $ v4l2-ctl --list-devices
bcm2835-codec-decode (platform:bcm2835-codec):
    /dev/video10
    /dev/video11
    /dev/video12
    /dev/video18
    /dev/media1
bcm2835-isp (platform:bcm2835-isp):
    /dev/video13
    /dev/video14
    /dev/video15
    /dev/video16
    /dev/media0
unicam (platform:fe801000.csi):
    /dev/video0
    /dev/video1
    /dev/media2
默认没有加载EDID,如果你有EDID编辑器，你可以自己编辑你所需要的分辨率，或者使用下面提供的EDID分辨率（720p60hz）。 
00ffffffffffff005262888800888888
1c150103800000780aEE91A3544C9926
0F505400000001010101010101010101
010101010101011d007251d01e206e28
5500c48e2100001e8c0ad08a20e02d10
103e9600138e2100001e000000fc0054
6f73686962612d4832430a20000000FD
003b3d0f2e0f1e0a2020202020200100
020321434e041303021211012021a23c
3d3e1f2309070766030c00300080E300
7F8c0ad08a20e02d10103e9600c48e21
0000188c0ad08a20e02d10103e960013
8e210000188c0aa01451f01600267c43
00138e21000098000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000

cd ~
sudo nano edid.txt
# 拷贝上门的内容到edid.txt文件中，然后保存退出。使用下列命令设置加载edid，如果正确设置，可以看到如下的输出。
pi@raspberrypi:~ $ v4l2-ctl --set-edid=file=edid.txt --fix-edid-checksums

CTA-861 Header
  IT Formats Underscanned: yes
  Audio:                   yes
  YCbCr 4:4:4:             no
  YCbCr 4:2:2:             no

HDMI Vendor-Specific Data Block
  Physical Address:        3.0.0.0
  YCbCr 4:4:4 Deep Color:  no
  30-bit:                  no
  36-bit:                  no
  48-bit:                  no

CTA-861 Video Capability Descriptor
  RGB Quantization Range:  yes
  YCC Quantization Range:  no
  PT:                      Supports both over- and underscan
  IT:                      Supports both over- and underscan
  CE:                      Supports both over- and underscan
驱动程序不会自动切换到检测到的分辨率。是用下列命令检查目前HDMI的输入 
pi@raspberrypi:~ $ v4l2-ctl --query-dv-timings
Active width: 1280
Active height: 720
Total width: 1650
Total height: 750
Frame format: progressive
Polarities: -vsync -hsync
Pixelclock: 74250000 Hz (60.00 frames per second)
Horizontal frontporch: 0
Horizontal sync: 370
Horizontal backporch: 0
Vertical frontporch: 0
Vertical sync: 30
Vertical backporch: 0
Standards: 
Flags:
你必须使用“v4l2-ctl –set-dv-bt-timings”命令设置驱动程序使用目前的输入分辨率 
v4l2-ctl --set-dv-bt-timings query
to select the currently detected timings. 
v4l2-ctl -V
should now reflect the resolution detected.

芯片支持两种格式(BGR3和UYVY)，BGR3像素深度为24bpp，UYVY为YUV4:2:2 16bpp。如果使用CSI 2通道，BGR3格式最大支持1080P30Hz的输入，使用UYVY则最大支持1080P60Hz的输入。使用下面命令设置为UYVY格式。 

v4l2-ctl -v pixelformat=UYVY
使用下列命令，检查音频硬件和驱动是否正常。 
pi@raspberrypi:~ $ arecord -l
**** List of CAPTURE Hardware Devices ****
card 1: tc358743 [tc358743], device 0: bcm2835-i2s-dir-hifi dir-hifi-0 [bcm2835-i2s-dir-hifi dir-hifi-0]
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0
Note: card 1: tc358743意味着音频相关硬件已被正确加载，注意这里的1可能不同。

安装GStreamer工具. 

sudo apt install gstreamer1.0-tools
sudo apt-get install gstreamer1.0-plugins-good gstreamer1.0-plugins-ugly gstreamer1.0-plugins-bad
sudo apt-get install gstreamer1.0-plugins-base
检查gstreamer工具版本: 
pi@raspberrypi:~ $ gst-launch-1.0 --version
gst-launch-1.0 version 1.18.4
GStreamer 1.18.4
http://packages.qa.debian.org/gstreamer1.0
Note:不同的版本这里输出可能不同.

使用gstreamer去录制视频或者声音 

#GStreamer v1.14 command
gst-launch-1.0 v4l2src io-mode=5 ! video/x-raw, format=UYVY, framerate=25/1 ! v4l2h264enc output-io-mode=4 ! video/x-h264,profile=high ! h264parse ! queue ! matroskamux name=mux ! filesink location=foo.mkv alsasrc device=hw:1 ! audio/x-raw,rate=48000,channels=2 ! audioconvert ! avenc_aac bitrate=48000 ! aacparse ! queue ! mux.
你会得到一个foo.mkv文件. 如果你的gstreamer是1.8或者更高版本，可以尝试使用下列命令。其中device=hw:1表示的是TC358743声卡。 
#The command to recode a video with audio. (GStreamer 1.18.4)
gst-launch-1.0 -vvv v4l2src ! "video/x-raw,framerate=30/1,format=UYVY" ! v4l2h264enc extra-controls="controls,h264_profile=4,h264_level=13,video_bitrate=256000;" ! "video/x-h264,profile=high, level=(string)4.2" ! h264parse ! queue ! matroskamux name=mux ! filesink location=foo.mkv alsasrc device=hw:1 ! audio/x-raw,rate=48000,channels=2 ! audioconvert ! avenc_aac bitrate=48000 ! aacparse ! queue ! mux.
#The sample command to recode a video without audio. (C779 doesn't support audio)
gst-launch-1.0 -vvv v4l2src ! "video/x-raw,framerate=30/1,format=UYVY" ! v4l2h264enc extra-controls="controls,h264_profile=4,h264_level=13,video_bitrate=256000;" ! "video/x-h264,profile=high, level=(string)4.2" ! h264parse ! queue ! matroskamux name=mux ! filesink location=foo.mkv
Press CTRL+C to end recording.
PS: 这里我们建议你使用实际的输入帧率去采集HDMI信号。你可以使用 ‘v4l2-ctl –query-dv-timings’去检查实际输入帧率。 Image title

如上图中的HDMI输入设备，帧率是60Hz，所以我们可以使用下面命令去录制视频： 

gst-launch-1.0 -vvv v4l2src ! "video/x-raw,framerate=60/1,format=UYVY" ! v4l2h264enc extra-controls="controls,h264_profile=4,h264_level=13,video_bitrate=256000;" ! "video/x-h264,profile=high, level=(string)4.2" ! h264parse ! queue ! matroskamux name=mux ! filesink location=foo.mkv
录制视频和音频: (如果你的设备支持音频的话) 
gst-launch-1.0 -vvv v4l2src ! "video/x-raw,framerate=60/1,format=UYVY" ! v4l2h264enc extra-controls="controls,h264_profile=4,h264_level=13,video_bitrate=256000;" ! "video/x-h264,profile=high, level=(string)4.2" ! h264parse ! queue ! matroskamux name=mux ! filesink location=foo.mkv alsasrc device=hw:1 ! audio/x-raw,rate=48000,channels=2 ! audioconvert ! avenc_aac bitrate=48000 ! aacparse ! queue ! mux.
Note: alsasrc device=hw:1 – “1” means the audio card number, You must change to correct audio card number. (Query the car number via ‘arecord –l’, refer to step 9)

Pi5B等平台HDMI转CSI模块测试demo参考

编辑 /boot/config.txt (需要sudo权限) 

sudo nano /boot/config.txt
添加下面的内容 
dtoverlay=tc358743
如果你的模块(C780和C790)支持声音，添加下面内容支持声音 
dtoverlay=tc358743-audio
重启树莓派,执行下面指令，找到csi对应的media节点为media0,即rp1-cfe (platform:1f00128000.csi)字段下的media设备: 
blikvm@blikvm:~ $ v4l2-ctl --list-devices
pispbe (platform:1000880000.pisp_be):
        /dev/video20
        /dev/video21
        /dev/video22
        /dev/video23
        /dev/video24
        /dev/video25
        /dev/video26
        /dev/video27
        /dev/video28
        /dev/video29
        /dev/video30
        /dev/video31
        /dev/video32
        /dev/video33
        /dev/video34
        /dev/video35
        /dev/video36
        /dev/video37
        /dev/media1
        /dev/media2

rp1-cfe (platform:1f00128000.csi):
        /dev/video0
        /dev/video1
        /dev/video2
        /dev/video3
        /dev/video4
        /dev/video5
        /dev/video6
        /dev/video7
        /dev/media0

rpivid (platform:rpivid):
        /dev/video19
        /dev/media3

找到tc358743对应节点为v4l-subdev2，rp1-cfe-csi2_ch0的pad0为video0: 

blikvm@blikvm:~ $ media-ctl -d /dev/media0 -p
Media controller API version 6.1.63

Media device information
------------------------
driver          rp1-cfe
model           rp1-cfe
serial
bus info        platform:1f00128000.csi
hw revision     0x114666
driver version  6.1.63

Device topology
- entity 1: csi2 (8 pads, 8 links)
            type V4L2 subdev subtype Unknown flags 0
            device node name /dev/v4l-subdev0
        pad0: Sink
                [fmt:SRGGB10_1X10/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
                <- "tc358743 4-000f":0 [ENABLED,IMMUTABLE]
        pad1: Sink
                [fmt:unknown/8192x1 field:none]
        pad2: Sink
                [fmt:SRGGB10_1X10/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
        pad3: Sink
                [fmt:SRGGB10_1X10/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
        pad4: Source
                [fmt:SRGGB10_1X10/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
                -> "rp1-cfe-csi2_ch0":0 []
                -> "pisp-fe":0 []
        pad5: Source
                [fmt:unknown/8192x1 field:none]
                -> "rp1-cfe-embedded":0 []
        pad6: Source
                [fmt:SRGGB10_1X10/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
                -> "rp1-cfe-csi2_ch2":0 []
                -> "pisp-fe":0 []
        pad7: Source
                [fmt:SRGGB10_1X10/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
                -> "rp1-cfe-csi2_ch3":0 []
                -> "pisp-fe":0 []

- entity 10: pisp-fe (5 pads, 7 links)
            type V4L2 subdev subtype Unknown flags 0
            device node name /dev/v4l-subdev1
        pad0: Sink
                [fmt:SRGGB16_1X16/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
                <- "csi2":4 []
                <- "csi2":6 []
                <- "csi2":7 []
        pad1: Sink
                [fmt:FIXED/8192x1 field:none]
                <- "rp1-cfe-fe_config":0 []
        pad2: Source
                [fmt:SRGGB16_1X16/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
                -> "rp1-cfe-fe_image0":0 []
        pad3: Source
                [fmt:SRGGB16_1X16/640x480 field:none colorspace:raw xfer:none ycbcr:601 quantization:full-range]
                -> "rp1-cfe-fe_image1":0 []
        pad4: Source
                [fmt:FIXED/8192x1 field:none]
                -> "rp1-cfe-fe_stats":0 []

- entity 16: tc358743 4-000f (1 pad, 1 link)
            type V4L2 subdev subtype Unknown flags 0
            device node name /dev/v4l-subdev2
        pad0: Source
                [fmt:RGB888_1X24/640x480 field:none colorspace:srgb]
                [dv.caps:BT.656/1120 min:640x350@13000000 max:1920x1200@165000000 stds:CEA-861,DMT,CVT,GTF caps:progressive,reduced-blanking,custom]
                [dv.detect:BT.656/1120 1920x1080p24 (2750x1125) stds: flags:]
                [dv.current:BT.656/1120 640x480p59 (800x525) stds:CEA-861,DMT flags:has-cea861-vic]
                -> "csi2":0 [ENABLED,IMMUTABLE]

- entity 18: rp1-cfe-csi2_ch0 (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 0
            device node name /dev/video0
        pad0: Sink
                <- "csi2":4 []

- entity 22: rp1-cfe-embedded (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 0
            device node name /dev/video1
        pad0: Sink
                <- "csi2":5 []

- entity 26: rp1-cfe-csi2_ch2 (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 0
            device node name /dev/video2
        pad0: Sink
                <- "csi2":6 []

- entity 30: rp1-cfe-csi2_ch3 (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 0
            device node name /dev/video3
        pad0: Sink
                <- "csi2":7 []

- entity 34: rp1-cfe-fe_image0 (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 1
            device node name /dev/video4
        pad0: Sink
                <- "pisp-fe":2 []

- entity 38: rp1-cfe-fe_image1 (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 0
            device node name /dev/video5
        pad0: Sink
                <- "pisp-fe":3 []

- entity 42: rp1-cfe-fe_stats (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 0
            device node name /dev/video6
        pad0: Sink
                <- "pisp-fe":4 []

- entity 46: rp1-cfe-fe_config (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 0
            device node name /dev/video7
        pad0: Source
                -> "pisp-fe":1 []
查询当前输入源信息,若分辨率显示0则表示为检查到输入源信号，需要检查硬件连接和上述步骤排查。 
blikvm@blikvm:~ $ v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --query-dv-timings
    Active width: 1920
    Active height: 1080
    Total width: 2750
    Total height: 1125
    Frame format: progressive
    Polarities: -vsync -hsync
    Pixelclock: 74250000 Hz (24.00 frames per second)
    Horizontal frontporch: 0
    Horizontal sync: 830
    Horizontal backporch: 0
    Vertical frontporch: 0
    Vertical sync: 45
    Vertical backporch: 0
    Standards:
    Flags:
确认当前输入源信息 
blikvm@blikvm:~ $ v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-dv-bt-timings query
BT timings set
初始化media0 
blikvm@blikvm:~ $ media-ctl -d /dev/media0 -r
把csi2的pad4连接到rp1-cfe-csi2_ch0的pad0 
blikvm@blikvm:~ $ media-ctl -d /dev/media0 -l ''\''csi2'\'':4 -> '\''rp1-cfe-csi2_ch0'\'':0 [1]'
配置media节点 
blikvm@blikvm:~ $ media-ctl -d /dev/media0 -V ''\''csi2'\'':0 [fmt:RGB888_1X24/1920x1080 field:none colorspace:srgb]'
blikvm@blikvm:~ $ media-ctl -d /dev/media0 -V ''\''csi2'\'':4 [fmt:RGB888_1X24/1920x1080 field:none colorspace:srgb]'
设置输出格式 
v4l2-ctl -v width=1920,height=1080,pixelformat=RGB3
采集两帧画面用于测试tc358743是否可以工作，其它如使用gstreamer的方法暂时未 
v4l2-ctl --verbose -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='RGB3' --stream-mmap=4 --stream-skip=3 --stream-count=2 --stream-to=hdmiin.yuv --stream-poll
Pi如果安装的是带桌面的系统，可以使用ffplay直接播放yuv文件。 
ffplay -f rawvideo -video_size 1920x1080 -pixel_format bgr24 hdmiin.yuv
windows电脑可以使用7yuv等软件查看.yuv文件，教程输入格式为19201080，所以在7yuv右上角格式选择BGR888，分辨率设置19201080，即可看到两帧刚采集到的画面

发货清单

C790

测试视频

C780A 测试:https://www.youtube.com/watch?v=ecqyINoiHNQ

C780B 测试:https://www.youtube.com/watch?v=nc-hwPT2Uak&t=15s

采购连接

中国客户采购链接：C790 & C780

其它国家客户采购连接：C779

Last update: December 25, 2023
Created: June 5, 2022