基于基于ICM105C图像传感器实现设备采集系统和接口设计图像传感器实现设备采集系统和接口设计
目前数字摄像技术,主要采用两种方式:一种是使用CCD(电容耦合器件)图像传感器,另一种是使用
CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。 CCD图像传感器具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏
度高等优点。但CCD技术难以与主流的CMOS技术集成于同一芯片之中。因而CCD图像传感器具有体积大、功
耗高等缺点。 CMOS图像传感器是近些年发展较快的新型图像传感器,由于采用了CMOS技术,可以将像
素阵列与外围支持电路(如图像传感器、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和模数转换器)集成在同一
块芯片上。因此与CCD相比,CMOS图像传感器将整个图像系统集成在一块芯片上,具有体积小、重量轻、功
耗低、编程
目前数字摄像技术,主要采用两种方式:一种是使用CCD(电容耦合器件)图像传感器,另一种是使用CMOS(互补金
属氧化物半导体)图像传感器。
CCD图像传感器具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点。但CCD技术难以与主流的CMOS技术集成于同一
芯片之中。因而CCD图像传感器具有体积大、功耗高等缺点。
CMOS图像传感器是近些年发展较快的新型图像传感器,由于采用了CMOS技术,可以将像素阵列与外围支持电路(如图
像传感器、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和模数转换器)集成在同一块芯片上。因此与CCD相比,CMOS图像传
感器将整个图像系统集成在一块芯片上,具有体积小、重量轻、功耗低、编程方便、易于控制等优点。对于手持式设备来说,
体积和功耗是进行软硬件设计时重点考虑的问题,因此CMOS图像传感器应用在手持式设备当中将会有广阔的前景。
文中将就嵌入式系统中设计CMOS图像传感器的图像采集设备硬件接口技术和软件驱动进行研究。
系统硬件设计
嵌入式系统硬件平台选择
COMS图像传感器的选择
ICM105C是IC Media公司生产的一种单芯片数字彩色图像器件,使用1/4英寸的光学系统。它内置了一个
640×480(650×490物理像素)传感器阵列、数模转换器和相关双采样电路。它的控制部分使用I2C总线,只需要一个I2C总线
的从设备地址就可以对其内部的控制和状态寄存器进行设置和读取。ICM105C输出的是贝叶尔格式的图像数据,其中的RGB
颜色分量可以被数字增益所调整,可以反馈给嵌入式处理器进行色彩处理或压缩。
接口电路的设计
接口电路设计主要应考虑图像传感器的电源驱动控制电路的接口以及数据输出电路的接口。ICM105C使用3V的电源驱
动、24MHz的时钟频率,输出8位的数据,控制部分主要使用总线,要保证ICM105C正常工作必须提供这些条件。
(1)电源驱动电路的设计。由于CMOS图像传感器是电源敏感元件,如果电源不稳会给成像效果造成很大影响。
ICM105C对于供电电压的要求为3V,2.8V,3.1V,并且分开了数字电源和模拟电源。但是主处理板只提供了单3V的电源,而
且这个电源同时提供给主处理板芯片使用,所以必须采取相应的机制保证电源的稳定和数字电源和模拟电源的隔离,同时本系
统的另一个设计目标是小型化和简单化。为了兼顾这两者的要求,电源设计舍弃了使用复杂的稳压芯片的方案,仅使用电容和
电感来稳定电压和消除数字电源和模拟电源之间的干扰,其电路图如图1 所示。
图1 电源驱动原理图
VDD 3V是主板提供的电源,VCCD和VCCA分别是提供给ICM105C 的数字电源和模拟电源,其中L1,L4,C1,C3起到
隔离数字电源和模拟电源及滤波的作用。数字地和模拟地也用电感消除干扰。
(2)数据输出接口电路设计。摩托罗拉MC9328MX1处理器内置的CSI 模块提供了时序控制模块,这样可以简化电路的
设计,只需要将8位数据线和输出时钟还有场频、行频和像素时钟与CSI 模块连接即可保证处理器的正确采集数据。具体的逻
辑连接关系如图2 所示。