SCCB 接口：摄像头控制的串行通信标准(下)

一、SCCB 与 I2C 的异同

SCCB 接口源于 I2C 协议，两者在物理层和协议层有诸多相似之处，但也存在关键差异：

1. 相同点

均采用两根信号线（时钟线和数据线）实现通信

都支持多从机架构，通过地址区分不同设备

采用开漏输出和上拉电阻的电气设计

数据传输以 8 位为单位，伴随应答机制

这些共性使得熟悉 I2C 的开发者能够快速掌握 SCCB 的使用方法，甚至可以通过软件配置使 I2C 控制器兼容 SCCB 通信。

2. 兼容性

虽然存在差异，SCCB 与 I2C 仍具有一定兼容性：

多数 SCCB 设备可接受 I2C 控制器发出的标准命令

通过调整 I2C 的时序参数（降低速率、放宽建立 / 保持时间），可实现与 SCCB 设备的通信

反之，SCCB 控制器通常无法兼容高速 I2C 设备

在实际应用中，很多微处理器通过软件模拟 SCCB 时序，而非使用专用硬件控制器，这种灵活性进一步增强了兼容性。

二、SCCB 接口的配置与实现

1. 硬件实现方式

SCCB 接口的实现有两种常见方式：

软件模拟

通过通用 IO 口（GPIO）模拟 SCCB 时序

优点：无需专用硬件支持，适用于任何微处理器

缺点：占用 CPU 时间，速率较低

实现要点：精确控制 GPIO 的高低电平切换时间，满足 t_HIGH 和 t_LOW 要求

软件模拟的关键代码片段（以写操作为例）：

// 延时函数，确保至少5us低电平

void sccb_delay() {

    for(int i = 0; i < 100; i++) __NOP();

}

 

// 发送起始条件

void sccb_start() {

    SIO_D_LOW();

    sccb_delay();

    SIO_C_LOW();

}

 

// 发送停止条件

void sccb_stop() {

    SIO_C_HIGH();

    sccb_delay();

    SIO_D_HIGH();

}

 

// 发送一个字节并返回应答状态

bool sccb_write_byte(uint8_t data) {

    bool ack;

    for(int i = 7; i >= 0; i--) {

        // 设置数据位

        if(data & (1 << i)) SIO_D_HIGH();

        else SIO_D_LOW();

        sccb_delay();

        // 时钟脉冲

        SIO_C_HIGH();

        sccb_delay();

        SIO_C_LOW();

    }

    // 读取应答位

    SIO_D_INPUT(); // 切换为输入

    sccb_delay();

    SIO_C_HIGH();

    ack = (SIO_D_READ() == 0); // 低电平表示应答

    sccb_delay();

    SIO_C_LOW();

    SIO_D_OUTPUT(); // 切换回输出

    return ack;

}

 

硬件控制器

部分微处理器（如 STM32、NXP Kinetis）的 I2C 控制器可通过配置时序兼容 SCCB

优点：不占用 CPU 时间，通信更可靠

缺点：需要控制器支持，灵活性较低

硬件实现时需将 I2C 的时钟频率降低到 100kbps 以下，并禁用快速模式和 PEC 校验功能。

2. 地址分配

SCCB 设备的 7 位地址由厂商预设，通常可通过硬件引脚调整部分位，以避免地址冲突：

OmniVision 摄像头通常使用 0x42（写）和 0x43（读）作为默认地址

GalaxyCore 传感器常用 0x20（写）和 0x21（读）

部分设备通过 AD0 引脚可切换地址的最低位

在多设备系统中，需确保所有 SCCB 设备的地址唯一，必要时通过硬件引脚配置不同地址。

三、SCCB 接口的典型应用

1. 摄像头配置

SCCB 最主要的应用是配置 CMOS 图像传感器的工作参数，典型配置项包括：

分辨率设置：通过寄存器配置输出图像的宽度和高度

帧率控制：调整传感器的积分时间和输出速率

曝光参数：设置自动曝光模式、曝光时间和增益

白平衡：配置红 / 蓝增益，调整图像色温

图像质量：设置降噪、锐化等图像增强功能

电源管理：控制传感器的工作模式和功耗

例如，通过 SCCB 配置 OmniVision OV7670 摄像头分辨率的流程：

// 初始化SCCB通信

sccb_init();

 

// 写入寄存器：设置格式为QVGA

sccb_write(OV7670_ADDR, 0x12, 0x04); // 0x12寄存器控制图像格式

 

// 设置水平尺寸

sccb_write(OV7670_ADDR, 0x32, 0x00); // HOUT低8位

sccb_write(OV7670_ADDR, 0x33, 0x1E); // HOUT高8位（0x1E0=480）

 

// 设置垂直尺寸

sccb_write(OV7670_ADDR, 0x34, 0x00); // VOUT低8位

sccb_write(OV7670_ADDR, 0x35, 0x14); // VOUT高8位（0x140=320）

 

2. 状态读取

除了配置参数，SCCB 还可用于读取传感器的状态信息：

读取设备 ID 寄存器，确认传感器型号

获取温度传感器数据，进行温度补偿

读取帧同步信号状态，同步主机与传感器

获取错误状态寄存器，诊断通信问题

3. 系统集成

在实际系统中，SCCB 通常与图像数据传输接口配合工作：

SCCB 负责传输控制信号（低速）

MIPI-CSI 或并行接口负责传输图像数据（高速）

这种分离设计使控制通道和数据通道各自优化，兼顾了可靠性和传输效率。

四、SCCB 接口的优缺点与发展趋势

1. 优点

硬件简单：仅需两根信号线，无需专用控制器

实现容易：时序要求宽松，软件模拟简单

可靠性高：开漏输出设计支持多设备共存，应答机制确保数据正确传输

低功耗：空闲时总线处于高电平，几乎不消耗电流

2. 缺点

速率较低：最高速率通常限制在 400kbps，不适合大量数据传输

功能单一：仅支持基本的寄存器读写，缺乏复杂的错误处理和流控制

兼容性有限：主要用于图像传感器，其他外设支持较少

无仲裁机制：多主机场景下可能出现总线冲突

3. 发展趋势

随着图像传感器数据速率的提升，SCCB 作为控制接口仍将长期存在，但也在向以下方向发展：

与高速接口融合：在 MIPI-CSI-2 等高速接口中嵌入控制通道，减少信号线数量

增强功能：部分厂商的新型传感器在 SCCB 基础上增加了中断信号和唤醒功能

向后兼容：新传感器仍保留 SCCB 接口，确保与传统系统的兼容性

向 I2C 靠拢：越来越多的传感器同时支持 SCCB 和标准 I2C 模式，提高灵活性