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首页AP0101AT2L00XPGA0
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AP0101AT HDR: Image Signal Processor (ISP)
Features
ON Semiconductor Confidential and Proprietary
AP0101AT_DS Rev. D Pub. 3/15 EN 1 ©Semiconductor Components Industries, LLC,2012
AP0101AT High-Dynamic Range (HDR)
Image Signal Processor (ISP)
AP0101AT Datasheet, Rev. D
For the latest product datasheet revision, please visit www.aptina.com
Features
• Supports ON Semiconductor sensors with up to
1.2 Mp (1280x960)
• 45 fps at 1.2 Mp, 60 fps at 720p
• Optimized for operation with HDR sensors
• Color and gamma correction
• Auto exposure, auto white balance, 50/60 Hz flicker
avoidance
• Adaptive Local Tone Mapping (ALTM)
• Test Pattern Generator
• Two-wire serial programming interface
• Interface to low-cost Flash or EPROM through SPI
bus (to configure and load patches)
• High-level host command interface
• Standalone operation supported
• Up to 5 GPIO
•Fail-safe IO
• Multi-Camera synchronization support
•Dual Band IR filter support
Applications
• Automotive surround, rear and front view cameras
• Blind spot/side mirror replacement cameras
Ordering Information
Table 1: Available Part Numbers
Part Number Description
AP0101AT2L00XPGA0
81-ball VFBGA Package
Production Part
AP0101AT2L00XPGAD-E Demo kit
AP0101AT2L00XPGAH-E Headboard
Notes: 1. 20-bit in one pixel clock format is only available in
SMPTE mode with the use of 4 GPIOs.
2. With input clock below 10 MHz, the two wire
serial interface is supported only up to 100 KHz
3. Maximum frame rate depends on output inter-
face and data format configuration used.
4. 720p HDR 60 fps 74.25 MHz YCbCr_422_16
Table 2: Key Performance Parameters
Parameter Value
Primary camera
interface
Parallel
Primary camera input
format
RAW12 Linear/Companded Bayer
data
Output interface Up to 20-bit Parallel
1
Output format
YUV422 8-bit,10-bit, and
SMPTE296M
10-, 12-bit tone-mapped Bayer
Maximum resolution 1280x960 (1.2 Mp)
Input clock range
2
6-30 MHz
Maximum frame rate
3
45 fps at 1.2 Mp, 60 fps at 720p
Maximum output clock
frequency
Parallel clock up to 84 MHz
Supply
voltage
V
DDIO_S 1.8 or 2.8 V nominal
VDDIO_H 2.5 or 3.3 V nominal
V
DD_REG 1.8V nominal
V
DDIO_OTPM 2.5 or 3.3 V nominal
Operating temperature
(ambient - T
A
)
-40°C to +105°C
Typical power
consumption
4
130 mW
AP0101AT_DS Rev. D Pub. 3/15 EN 2 ©Semiconductor Components Industries, LLC,2012.
AP0101AT HDR: Image Signal Processor (ISP)
Table of Contents
ON Semiconductor Confidential and Proprietary
Table of Contents
Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Ordering Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Functional Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
System Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Multi-Camera Synchronization Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Image Flow Processor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Camera Control and Auto Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
AE Track Driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Auto White Balance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Dual Band IRCF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Exposure and White Balance Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Flicker Avoidance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Output Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Sensor Embedded Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Slave Two-Wire Serial Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Usage Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Host Command Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Electrical Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Two-Wire Serial Register Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Package and Die Options. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Revision History. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
AP0101AT_DS Rev. D Pub. 3/15 EN 3 ©Semiconductor Components Industries, LLC,2012.
AP0101AT HDR: Image Signal Processor (ISP)
List of Figures
ON Semiconductor Confidential and Proprietary
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Figure 1: AP0101ATCS Connectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Figure 2: Typical Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Figure 3: Using a Crystal Instead of an External Oscillator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Figure 4: Power-Up and Power-Down Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Figure 5: Hard Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Figure 6: Hard Standby Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Figure 7: Single-Shot Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Figure 8: Continuous Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Figure 9: AP0101ATCS IFP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Figure 10: Color Bar Test Pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Figure 11: 5 x 5 Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Figure 12: 8- bit YCbCr Output (YCbCr_422_8_8). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Figure 13: 10-bit YCbCr Output (YCbCr_422_10_10) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Figure 14: 16-bit YCbCr Output (YCbCr_422_16) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Figure 15: SMPTE296M Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Figure 16: Single READ from Random Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Figure 17: Single Read from Current Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Figure 18: Sequential READ, Start from Random Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Figure 19: Sequential READ, Start from Current Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Figure 20: Single WRITE to Random Location. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Figure 21: Sequential WRITE, Start at Random Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Figure 22: Auto-Config Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Figure 23: Flash Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Figure 24: Host Mode with Flash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Figure 25: Host Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Figure 26: Parallel Digital Output I/O Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Figure 27: Slave Two-Wire Serial Bus Timing Parameters (CCIS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Figure 28: Master Two-Wire Serial Bus Timing Parameters (CCIM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
Figure 29: Package Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
AP0101AT_DS Rev. D Pub. 3/15 EN 4 ©Semiconductor Components Industries, LLC,2012.
AP0101AT HDR: Image Signal Processor (ISP)
List of Tables
ON Semiconductor Confidential and Proprietary
List of Tables
Table 1: Available Part Numbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Table 2: Key Performance Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Table 3: Key Signals When Using the Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Table 4: Pin Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Table 5: Package Pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Table 6: Power-Up and Power-Down Signal Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Table 7: Output States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Table 8: Hard Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Table 9: Hard Standby Signal Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Table 10: Trigger Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Table 11: YCbCr Output Data Ordering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Table 12: YCbCr Output Modes (cam_port_parallel_msb_align=0x1, cam_port_parallel_swap_bytes = 0,
cam_output_format_yuv_swap_red_blue = 0)24
Table 13: YCbCr Output Modes (cam_port_parallel_msb_align=0x0, cam_port_parallel_swap_bytes = 0,
cam_output_format_yuv_swap_red_blue = 0)24
Table 14: SMPTE Output Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Table 15: ALTM Bayer Output Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Table 16: Bayer Output Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Table 17: Two-Wire Interface ID Address Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Table 18: Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Table 19: Electrical Characteristics and Operating Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Table 20: AC Electrical Characteristics (Referring to Figure 26). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Table 21: DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Table 22: Operating Current Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Table 23: Standby Current Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Table 24: Inrush Current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Table 25: Slave Two-Wire Serial Bus Characteristics (CCIS). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Table 26: Master Two-Wire Serial Bus Characteristics (CCIM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
AP0101AT_DS Rev. D Pub. 3/15 EN 5 ©Semiconductor Components Industries, LLC,2012.
AP0101AT HDR: Image Signal Processor (ISP)
General Description
ON Semiconductor Confidential and Proprietary
General Description
The ON Semiconductor AP0101AT is a high-performance, ultra-low power in-line,
digital image processor optimized for use with High Dynamic Range (HDR) sensors. The
AP0101AT provides full auto-functions support (AWB and AE) and Adaptive Local Tone
Mapping (ALTM) to enhance HDR images and advanced noise reduction which enables
excellent low-light performance.
Functional Overview
Figure 1 shows the typical configuration of the AP0101AT in a camera system. On the
host side, a two-wire serial interface is used to control the operation of the AP0101AT,
and image data is transferred using the parallel bus between the AP0101AT and the host.
The AP0101AT interface to the sensor also uses a parallel interface.
Figure 1: AP0101AT Connectivity
System Interfaces
Figure 2 on page 2 shows typical AP0101AT device connections.
All power supply rails must be decoupled from ground using capacitors as close as
possible to the package.
The AP0101AT signals to the sensor and host interfaces can be at different supply voltage
levels to optimize power consumption and maximize flexibility. Table 4 on page 4
provides the signal descriptions for the AP0101AT.
1.2Mp HDR Sensor
12-bit parallel
Host
Up to 20-bit parallel
Two-wire serial I/F (Master)
Two-wire serial IF (Slave)
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