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CMOS图像传感器IBIS5B1300的驱动时序设计

发布时间:2020-01-14 15:29:46阅读:来源:锐码试验机

CMOS图像传感器产生于20世纪80年代,由于当时CMOS工艺的制造技术不高,以至于传感器在应用中的杂讯较大,商品化的进程一直很慢。至今,随着工艺的不断提高,CMOS图像传感器的应用范围也不断扩大,涉及到数码产品、通讯、工业,医疗等各领域。与CCD相比,CMOS图像传感器具有体积小,功耗低,成本低等特点。Cypress公司的CMOS图像传感器IBIS5-B-1300是一款高性能、大动态范围的图像传感器。图像传感器的正常工作需要有正确的驱动时序信号,本文就图像传感器IBIS5-B-1300,给出采用VHDL语言设计的驱动时序和仿真结果。

1 IBIS5-B-1300图像传感器

1.1 芯片简介

Cypress公司的IBIS5-B-1300将模拟图像获取、数字化和数字信号处理的功能集成在单一芯片中,是一款高性能的CMOS图像传感器。这款130万像素(1 280×1 024)的图像传感器可以采用SXGA或VGA格式输出,帧频可达27.5 f/s(1 280×1 024)或106 f/s(640×480)。

其主要特点如下:

(1)6.7μm的高填充因子像素单元。它可使器件的灵敏度较高,噪声较小。

(2)高的动态范围(单斜率积分下为64 dB)。当采用双斜率积分或多斜率积分时,动态范围可进一步提高。

(3)片载可调整增益和偏置的输出放大器。它能使信号的抖动限制在片载10 b ADC的输入范围之内。

(4)片载40 MHz的10 b ADC。它可直接对输出模拟信号进行模/数转换,该ADC在电气上与图像传感器分离,如果需要,可选择不经模/数转换而直接输出模拟信号。

(5)随机开窗模式和亚采样模式。随机开窗模式可以只对感兴趣的区域进行读出;亚采样模式可以很好地满足图像压缩的需要。

(6)片载时序与控制逻辑序列发生器、内部寄存器。它可使得设计者用较少的信号来控制传感器的工作。

1.2 工作原理

IBIS5-B-1300内部有12个寄存器,提供传感器工作所需的参数及工作方式。对寄存器写入的数据决定了传感器的工作状态。寄存器的数据写入接口有3种:并行接口、串行三线接口、串行两线接口。可通过芯片的IF_MODE和SER_MODE管脚接不同的值来选择不同的数据接口模式(如表1所示)。

并行接口使用16 b并行输入来载入新的寄存器值。串行3线接口(或串转并接口)使用串行接口将数据移入寄存器缓冲器,当完整的数据字移入寄存器缓冲器时,数据字才被载入当前正在编码的寄存器。串行2线是一个单向的接口,本文暂不做分析。

IBIS5-B-1300具有两种快门方式:卷帘快门和同步快门,用寄存器(0000)的bitO进行设定,“1”为卷帘快门,“0”为同步快门。时序如图1,图2所示。

在卷帘快门模式下,帧频Frame period=(Nr.Lines×(RBT+Pixel Period*Nr.Pixels))。

在同步快门模式下,帧频Frame period=Tint+Tread out=Tint+(Nr.Lines×(RBT+Pixel Period×Nr.Pixels))。其中,Tint为积分(曝光)时间;Nr.Lines为每帧读出的行数;Nr.Pixels为每行读出的像素数;RBT为行空白时间(典型值为3.5 ms);Pixel Period为1/40 MHz=25 ns。

作者:孟 晗 刘学斌 胡炳樑 来源:现代电子技术 声明:除非本站原创文章,其它转载和投稿的文章版权均归原作者所有,且不代表本站赞同其观点和看法。如版权人或相关方存在异议,请联系网站编辑:wanglq@

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