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基于CPLD技术的CMOS图像传感器高速采集系统

发布时间:2020-06-30 20:56:49 阅读: 来源:夹芯板厂家

在当前图像传感器市场,CMOS传感器以其低廉的价格得到越来越多消费者的青睐。在目前的应用中,多数采用软件进行数据的读取,但是这样无疑会浪费指令周期,并且对于高速器件,采用软件读取在程序设计上、在时间配合上有一定的难度。因此,为了采集数据量大的图像信号,本文设计一个以CPLD为核心的图像采集系统,实现了对OV7110CMOS图像传感器的高速读取,其读取速率可达8 Mb/s。

本文引用地址:、硬件电路方案

图1为基于CPLD的OV7110CMOS图像传感器的高速数据采集系统原理框图,他主要由2个部分组成:OV7110的参数设置电路和图像采样电路。

1.1OV7110的参数设置电路

系统在上电后需要对CMOS采样芯片进行初始化,以 确定其工作模式、窗口大小、扫描方式、输出数据格式等。这些参数是通过OV7110芯片上的SCCB接口进行的。

SCCB是OmnVision公司开发的一种双向三线的同步串行总线,引线接口有使能线SCCB_E,时钟线SIO_C,数据线SIO_D。其中SCCB_E低电平有效,如果将其接地,那么SIO_C,SIO_D的工作方式十分类似于I2C总线。OV7110工作模式、窗口大小、扫描方式、输出数据格式均可以通过相应的寄存器来设置,本系统把AT89C51作为主设备(MasterDevice),OV7110作为从设备(Slave Device),采用AT89C51的P1.2和P1.3口用软件模拟SCCB总线,把其参数写入其内部对应的寄存器。与I2C总线一样,在SCCB总线中主设备发送一个字节后,从设备需要将数据线SIO_D拉低作为应答信号(ACK)返回给主设备,才能表示发送成功。值得注意的是由于CMOS器件所能承受的灌电流很低,所以接至时钟线SIO_C、数据线SIO_D的上拉电阻阻值应在3~5 kΩ之间,并且对于主设备AT89C51发送参数完毕后,需立即释放数据线SIO_D以保证其处于悬空状态,即AT89C51在送完一个字节后立即执行一条指令,使数据线SIO_D发出读取信号的操作。

1.2图像采样电路

本系统设置的工作模式为黑白,分辨率取到了最大640×480。CMOS芯片的数据输出波形如图2所示(为了便于分析,该图只是示意图)。图中VSYNC为垂直场同步信号,其下降沿表示一帧图像的开始。HSYNC为水平行同步信号,其上升沿表示一行信号开始。HREF为水平窗素时钟信号,即数据输出同步时钟信号,其下降沿更新数据,上升沿数据是稳定时期,可以读取数据,其数据按行输出。Y为图像灰度数据。

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