我步入丛林,是希望生活得踏实,仅仅面对生活最基本的事实,看看我是否学得到生活要教给我的东西,免得到了临死的时候,才发现我根本就没有生活过。 - 梭罗·《瓦尔登湖》
我们的肉身像摄像头的硬件,只需要较少的粮食(吃一口电)就能活;而精神需要的是山川、河流、自由。如同摄像头,总想捕捉浪漫的光影,看时光漫过青翠的山、蔚蓝的海、轻抚心上人的脸庞......
但有没有想过,在你按下快门的瞬间,那片山、海和微笑,涉及哪些电子信号、走了哪些道路,才抵达你相册的呢?
如下图,在手机电路设计中,摄像头模组以BTB接口的形式和主板扣合连接,是信号传输的咽喉要道。
由于信号数量较为庞杂,而且信号质量决定了最终成像效果,故在此将过往认知简单捋一捋。下面将camera的信号分为三类:电源类、控制类、MIPI高速信号类,简要介绍其功能和布局走线要点。


电源信号
AVDD:模拟电源,为传感器的模拟电路供电,像有洁癖一样,要求电源非常干净(极低的纹波和噪声),否则容易有条纹问题。要注意包地处理(立体包地),并且远离大电流走线、高速信号走线、DC/DC开关节点、功率电感、天线馈点、天线投影区等强干扰源。AVDD的地要就近下主地,避免和其他模块一起回流,产生地弹噪声。AVDD电源尽量靠近摄像头连接器放置,利于减小走线阻抗,减少被干扰的风险。
DVDD:数字电源,为传感器内部数字逻辑电路供电,常用2.8/1.8/1.1/1.05/1.2V。要求较大的电流输出能力、瞬态能力,走线要短粗、阻抗要小才行。DVDD电源尽量靠近摄像头连接器放置,利于减小走线阻抗。
IOVDD:为传感器的数字I/O引脚供电,常用1.8V,对噪声不敏感,耗电也小,故要求不高。
AFVDD:对焦马达驱动电源,电压通常为2.8V。
OIS_VDD:中高端机型的主摄通常支持OIS防抖,你负责抖,它负责稳(正经脸),此电源便是光学防抖线圈的驱动电源。如果涉及到OIS,还会涉及SPI接口,以便摄像头和A+G通信,进行抖动的补偿。

控制信号
SDA / SCL:通常使用I2C总线对摄像头模组进行控制,涉及传感器初始化、寄存器读写、控制功能(如曝光、增益、模式切换等)。I2C总线注意上拉电阻的选取,尽量不要加带容性的器件,避免影响上升沿,保证I2C时序正常。
MCLK:外部时钟输入,节拍器,通常为24MHz,为传感器提供工作时钟,MCLK走线需要立体包地。
RESET:Camera的复位脚,平时无人问津,一出问题就被按到低电平(低电平有效),正常工作时信号置于高。如同人类对待自己的人生态度一样,不行就重开。
MIPI高速信号
MIPI高速信号是camera中最核心的信号。由于摄像头越做越高清,数据量越来越大,因此通信传输速率需要进一步提高,业界引入了C-PHY,当前大部分机型都是MIPI C-PHY。
结构上,一个C-PHY链路包含M个通道(lane),手机摄像头通常为3个lane,每个lane由三根线(A,B,C)组成,没有时钟线(时钟信息嵌入在C-PHY的三线信息流中)。
三线战神,像是天选打工人,用三条线却能干D-PHY四条线的活。

为了保证信号时延低、眼图正常、抗干扰能力强,MIPI走线需要注意以下事项:
- 使用点到点的走线拓扑,避免stub和分支,走线尽量短,客观上减少在噪声区域的穿行风险;
- 完全包地,即立体包地(GND与GND之间还需要打过孔连接起来),并且尽量远离其他强干扰源;
- 差分信号看重等长设计,因此每个差分对要做走线等长的控制,此外三段走线整体也要看等长;
- 特征阻抗控制,C-PHY阻抗控制在50Ω(±%10);
- 减少换层操作,尽量使用埋孔,非埋孔容易导致信号反射;
- 避免9o度直角走线,防止信号反射;
- 保持完整的地参考平面,避免跨分割。