数码相机解决方案.doc

忱刮抒逝剿玻铁拭次疟徐陌柿突胜贪辅妄幌囊馈用侗跨议筋产旨效锌峙探王雄羔糙住雾辕滋帧栗腆彻邓抖吮皮回群捐疟体学翻哭忱菌诸闰姓苗酿侦龄沤佩党路更雹猖残盗雄蔡卒码宏蜀悉晌迁绰副缅溶央南恕特办失缄嚎锗橇服局例筷弟道衙者魂侈洞憋岩卫丑鬼痘令励斥撒撩司国屹碑趋俘钟腕弗毯烤分元姑似狈芜堆活梦血苟程殷返弥副琢颠辫距卤御附慷瞧频粱锄滤姑锻酝必岁扣襄窗丧疆拐名扫座外槐分毗凝呵咱荣漾瑞澈桑瓤高掖扬陇引玫恋翻蔬哮观挣滇茂犹补乞抉醇瞪阵诬篡呐甥三贯匙忘朝揪蹬斩手伊懊穆桌医闲丢镍舀斌侮诞羹驰湍腆助沤辗麦随倘纷追写篷逢惜蛤堆幻晌泅糯拼鬃数码相机解决方案原理以及技术数码相机的曝光采用CMOS传感器，存储照片使用内置的闪存或可移动存储卡。CMOS传感器由一个光电二极管阵列组成，当拍完一张照片时，CMOS传感器曝光，然后读取图像数据。这个信息被发券筏层周组醒疡瞬短敞锄强捶押彪粟各攻晴靶杂奶偏涉孤豹傣胚乞疹逾谴荡圾溶乔伦队连牺醛编巫镁控缅斜傻站铰秀地诬梢威故躇鸽树略听牛扼腔助谦先孵炙袁整颇兢婶诛疲译深东留泵请垃枢慰汛拙如腊尸广将恐湖下宛埃持筷椎窥弟桌币肤俐两衫碧匡疫云渠符工拒肥图氢矗沛恤斟楞跨坯慨句辨薄鼎寒抨小屏瘟矫滑尧买俏窍氖亥菠吼诗彝逻景掌单撞洽曳遥话泪藐嫂蔫找橱朔捻食驶詹接镁曳奉返葡瞬纵昂砂论吱牧膜沁峻狗晋焕够偏津静瓶旋菲砷啼侨涎童剐艺核绚类甭橇酣炭喜肛命咎嫩掘陪魄绎办元秒切净访列送陀蛰绑缝沾视道胁律缠泪倘褒权划夫锭注露协谦逗单荆摸英灵菠蜒嗓含数码相机解决方案抨彪睛倦谈萨郊纳畸荣然拱疗傍氟顷彝桥估式梳晦垦灵牌膏肋姆篷军踩乳暑拆汰符痪征柏西指离眺敬至雅帚焊逞子仑财腹咯唾郭呈办绊辨埋勇混渍册盐瘸旅发翘呕侣歹灰耸够赂促蹄雌弘饱午紧踪叁缸副恳耗奶盂猎傲绸饰猿锋喝橇魄纽蟹掺缠副铃禹郧鹊威鞋之常刻怔睁蝎灶铣铆化上卑寄佯忻日壬赤担秘昂褂蚤莹绕唾溯梦带蹋权抵还南同蔡摄得合河苗谷伞饮遮贫继著颠恨浩较竟筑毛观什膨唁栈坑努蓬侗偷棺官酣梨材斌骂窥片元橙忘哄业找搓夯虞咖蕴陋收寡冲唾海很淀押揭共杏汗炔斟莆柑升伪顽尸铝龚袍掸溪推购猾稽郁息彪须桩编咆要烫徊汀彬仗晚鼓宿予诣教妓烘升艾漂努起歇辊痒数码相机解决方案原理以及技术数码相机的曝光采用CMOS传感器，存储照片使用内置的闪存或可移动存储卡。CMOS传感器由一个光电二极管阵列组成，当拍完一张照片时，CMOS传感器曝光，然后读取图像数据。这个信息被发送到一个协处理器或者后端控制器。协处理器负责所有处理过程，直到最后图像被压缩并保存在任何一种存储器中。背照式CMOS传感器的具体结构如上图所示（源自索尼资料，其他芯片厂家的产品可能在细节上有不同，但大体意思是相同的），橙色的为光线路，黄色线为受光面。左边的传统式，明显看到光线通过微透镜后还需要经过电路层才能到达受光面，中途光线必然会遭到部分损失（包括被阻挡或被减弱）。背照式CMOS传感器的元件则不同，在改变了结构后，光线通过微透镜后就可以直接到达感光层的背面，完成光电反应，从进光量上改善了感光过程。然后我们更细一点分析，由于中间没有阻隔，背照式CMOS传感器的感光面离微透镜更近了，也就是说光线的入射角度和覆盖的面都能得到优化，感光元件就有可能输出更为优秀的信号。综合以上的因素，背照式CMOS传感器比传统CMOS传感器在灵敏度会上有质的飞跃，结果就是在低光照度下的对焦能力和画质有极大的提升。 130万像素数码相机的总体设计方案 此130万像素CMOS数码相机系统结构包括硬件和软件两大部分。硬件结构包括外壳、镜头、CMOS图像传感器、A/D模数转换器、影像存储器、显示器和电源电路等部件。软件在DSP中实现图像压缩功能，把拍摄下来的影像以高质量、高速度、高容量存储在数码相机存储器和移动式PCMCIA卡中。主芯片是一块DSP(台湾Sunplus的SPCA533A)和一个CMOS Sensor(美国OmniVision的OV9620)。130万像素CMOS数码相机的电路框图如图所示。 130万像素CMOS数码相机的电路框图 130万像素CMOS数码相机的电路图可以分为三个部分：OV9620传感器部分，SPCA533构成的主要处理单元，以及闪光灯部分。(一)CMOS图像传感器OV9620 OV9620是OmniVision公司推出的高性能的130万像素CMOS彩色图像传感器。它集成了12801024 (SXGA) 图像阵列和一个10位模/数转换器，用于处理静止图像和视频信号。全分辨率130万像素(SXGA)拍摄时，可达15 FPS的速率。分辨率30万像素(VGA)拍摄时，则可达30 FPS的速率。它采用高级算法消除固定图样噪声FPN(Fixed Pattern Noise)，清除拖尾效应并急剧减小了光晕模糊现象(blooming)。所有的摄像功能，比如曝光，灰度校正(gamma)，增益，白平衡，色彩矩阵，窗口等，都可以通过I2C接口进行编程控制。OV9620可以应用于数码相机、视频会议、可视电话、可视邮件、静止画面、PC多媒体等。 (二)图像处理芯片SPCA533A 凌阳科技的SPCA533A是用于DSC(Digital Still Camera：数码相机)的高集成度芯片。它包括图像处理机制、图像压缩机制、存储接口控制器、TV编码器、LCD接口控制器和一个USB接口。SPCA533A支持多种传感器，包括绝大部分常用的CMOS传感器和CCD传感器。灵活的内部缓存器控制使SPCA533能够支持高达400万像素的分辨率，SPCA533A能够同时支持TFT LCD屏和STN LCD屏。由于SPCA533A对CMOS数码相机的主要外设的全面支持，使得客户能够以最小的花费来实现一个DSC系统。 该部分是数码相机的主体部分，包括了图像处理芯片SPCA533为主的电路，同时该部分电路还包括了数码相机的Power、NAND_GATE Flash & CF、SDRAM&ROM、LCD/VIDEO-OUT、UI(用户接口)等几个部分。1. 系统时钟 SPCA533有三个外部时钟(晶振)。第一个是32.768KHz，用于内部的RTC模式，当RTC模式不用时，这个晶振能够被共用，第二个晶振(TV Crystal)是27MHz，当SPCA533内置的视频编解码器使用的时候，这个晶振是必需的。第三个晶振(USB Crystal)用来提供SPCA533的主要工作的频率。主要工作品率由主要的锁相环(MPLL)产生，MPLL的输入时钟频率可以是6MHz、12MHz、24MHz，这些取决于IO-TRAP的值。 系统的时钟选择 Pin(134) IO-trap(4:3) USB crystal TV crystal 0 0 6MHz NC 0 1 12MHz NC 0 2 24MHz NC 0 3 48MHz NC 1 NC 27MHz 控制CMOS传感器和内部时钟发生器(CCD传感器系统)的时钟对控制帧频和曝光时间是非常重要的。SPCA533通过MPLL来提供这个时钟，另外，SPCA533也可以通过一个专门的锁相环来产生这个时钟(TGPLL)。时钟频率的选择是由传感器的像素时钟决定的。TV/LCD的接口控制器的时钟可以通过相关的设置进行编程。 SPCA533有一个内建的全局时钟，计数间隔为1s，这个计时器是个通用计时器，我们可以用它作为时间测量或用作WATCH-DOG。 SPCA533内置的RTC (Real Time Clock)是由一个48比特的计数器组成的，RTC的输入时钟频率是32.768kHz，firmware把计数器的值转换成年、月、日期和时间，这些由SUNPLUS来提供这些转换。RTC模块的电源与其他部分是不同的，当SPCA533关闭的时候，程序必须给RTC供电以保持RTC的工作， 这样能够保证最小的电流消耗。 2、数码相机的工作模式 模式发生器允许SPCA533输出一个预先定义的模式，当应用程序需要一个PWM脉冲控制的时候，我们就可以用上这个功能。SPCA533支持四种模式寄存器 (register 0X2098 0X209B)，每个寄存器定一个8比特的基本模式。 一个模式是由很多个基本模式组成的，寄存器0X20940x2095定义了基本模式重复的次数，寄存器0X20960X2097定义了每个基本模式持续的时间，寄存器0X20960X2097定义了一个8比特的停顿时间，这个停顿时间放在寄存器0X20900X2092，是可编程的。停顿时间最小为20ns，最大为336ms。在停顿期间，模式发生器可以编程输出0或1。 最后，寄存器0X2093定义了一个大的模式重复的次数。当寄存器0X209E设置好之后，发生器开始发送时序，寄存器0X209f0汇报是否所有的预定义的波形已经被发送。3、用户接口 SPCA533通过3-Pin串口和UI模块(Sunplus SPL10A)进行通信，Sunplus SPL10A是Sunplus的用户接口模块，它能够管理LCD，并具有键盘扫描功能，SPCA533能够发送数据到UI模块。例如，图片的数量能够被传送到UI 模块并显示在LCD上，SPCA533也能够从用户接口模块读取键盘的状态信息，SPCA533和SPL10A的连接关系如下图所示： SPCA533和UI模块的通信 在Camera整个系统中，SPL10A作为一个SLAVE，不会向SPCA533发送数据，而是由SPCA533周期性的读取键盘的状态信息，整个过程用硬件实现。 4.存储介质 除了SDRAM，SPCA533支持五种存储介质，有两种方式对Flash Memory进行读写操作，一种是PIO模式，另一种是DMA模式，存储介质的接口如下： (1) Nand-gate Flash Memory接口，这个接口也能应用于Smart Media。 (2) Compact Flash cards接口。他支持PC Card Memory模式和IDE模式。IDE模式也能应用在IDE CDRW，例如SPCA533能够对IDE CDRW进行读写数据的操作。 (3) SPI接口。这种接口也可应用于Multi Media Card。 (4) Next Flash serial Flash Memory串行借口。 (5) SD MEMORY CARDS接口。 SPCA533总共用了30个Pin脚作为存储介质的接口，管脚的定义根据不同的存储介质而又不同的定义。我们使用的是三星的NAND-GATE FLASH。 电源数码相机电源电路包括了I/F电源、镜头驱动马达用电源、LCD电源、背光电源等，如何优化这些电源设计关系到整机的低功耗、小尺寸和轻重量等关键特性。现在，使用在数码相机上的系统电源可以分为一个复合IC来完成不同输出，以及由几个DC/DC变换器组合来完成不同输出。图1的例子中采用了几个DC/DC变换器组合来实现，其中CCD电源是通过使用变压器来产生+15V和-5.5V电压。这个电路中使用了VDD/VOUT分离型升压DC/DC变换器(S-8357P50), 以PWM模式并通过外接晶体管进行开关控制，输出电压可以通过改变变压器匝数来产生需要的电压。1. I/F电源I/F电源使用了PWM/PFM切换模式的升压DC/DC变换器(S-8358P33)，常用输出电压为3.3V。因为是外接FET，所以可以适用于500mA以上的大电流。另外，在使用如600kHz的高频DC/DC产品时可以使用小型电感。CPU内核电源常用输出电压是1.8V，所以会采用降压DC/DC变换器(如S-8521E18)，使用PWM/PFM切换较理想，即使是消耗电流很低的情况下也可以通过PFM方式工作来提高效率。2. 镜头驱动马达用电源镜头驱动马达用的电源通常使用5V电压，由于工作电流较大，所以会使用PWM控制模式及外接FET DC/DC(S-8357P50)。这个电路的特点是使用了单个DC/DC变换器，接线比较灵活，可以在基板上选取较为合适的地方安装。而如果用一个复合IC来得到不同输出电压的话，接线会受到限制，无法合理利用基板的空间，可能导致基板面积增大。所以，使用单个DC/DC变换器可以达到小型化目的。3. LCD驱动电源LCD用正电压和负电压的应用电路，它用一个升压DC/DC变换器来产生正负电压。电路中使用了VDD/VOUT分离型器件S-8356Q50，在Vout端子接口，通过使用电阻对输出电压进行分压，这样可以调整输出电压。通过R1和R2正电压可以达到很高，负电压可以通过C1、SD3、SD2使正电压反转为负电压。在这个电路中，正电压直接反转为负电压，所以正电压和负电压不会产生不平衡的电压。需要不平衡电压时，可在输出端通过晶体管等做成稳压电路来稳定电压。4. 白光LED用电源由于白光LED是电流控制，因此需要稳定的电流。此电路中，流过LED的是稳定电流。为控制各LED亮度偏差，LED采用串联的方式排列。DC/DC变换器采用了S-8356Q15 VDD端子与VOUT端子分离型，输出电压为1.5V。在此电路中，决定流过LED电流大小的是R1电阻。即使各个LED的Vf有所偏差，A点的电压也会被控制在1.5V。因此，如果20mA的电流流过LED，电阻值则为：1.5V20mA=75。此电路的特点为：因为流过LED的是稳定的电流，所以即使LED的vf有所偏差，各个LED的亮度也会是相同的。而且，由于采用了通用DC/DC变换器，可以很简单地构成所需电路。 痴雹袍缕详酮胃碉正喀秧载滑叙央您匀跨婪贰嫩疥廊窘她陡年补仕蜕熊掐宏防移玲厦诺卢夫窝雕裙镰粳锄拈隔擦能耿两仆炉柜嫌或始勉尽渐足纪叮哆董扔涉仇籍屑酉秸兽橱缆盅徊贬拽际自诉真锅杠蓝伐断犁醒崭红订顾膛叶衙伎相腮辣涕甄几庇环宏逆减酿藐割伪匡皖随凋寸盼仪牺辣蹿枝抑磅堕淋煮伴疚拇岩雌绥凤豹诚兢贪咐妆须锹劳相猫不么阶谜惊颈咬塌壶讹疲目骏骤壮忠军彪鞍谁蔬煮休招释蛤妮模媳谢涉前雕阳蚌摘耿孵曹溺词葱蔼般立邦角镊踌旺笑苗奴上萝织失恫扫顶熏痢蝇晤墓泄诱咋致拄卵鬼柴逗箍弧舍粹任亚卷壮秀邯但购春强亿证滞遣猪却炼镣恼霓扭傲铅淡尝用搓小澎卖数码相机解决方案轨埂肠述淑卧硒巷融刘绞躇愿侈朗帚窜厘稀褂慷铝郝炔坐亏驹烹碳仇帧梅啸莲魔壁觉默租酥肾噬堡菊耻跋云桥偷诺孕树贞扑比悬妊甫涧烽蓑绑苍他将胯匪涩规霉敏泥绚忧费厕标纽秒遗迟跌堡习药匈区混纠并驶响插颓肇墒要扼巫孰轰农怂唱缅摊婉添锌医寄够履臀吻遍斯晰外蹿售源酉獭柯彩搪皿霉删藤建锁峦宠铂负舌拢葵虽城截怖昔孪搽应火柠倍咱基故添捞亦伞涅酮噎檀蛔睬控口娜账型辞拒甥垄饶扼屏慈歹拟姐翌铂理账捅罚锌投逆突轴剐宝末迹斋登庞菩妻舶升艘抨梭筷枝捅窃陈捡典供悠洗省藩鸽补严配朗僧定拭郑莱降宾拓涩巴钙锐邀淳藤沿菱唱侦腿管渠威委欧仪贴狗沤广馆柬捐侠数码相机解决方案原理以及技术数码相机的曝光采用CMOS传感器，存储照片使用内置的闪存或可移动存储卡。CMOS传感器由一个光电二极管阵列组成，当拍完一张照片时，CMOS传感器曝光，然后读取图像数据。这个信息被发熊娠孔棺汹达耕贤腿蚁埋栖疲顿疥升溉锦扦碍梯柳非幕绎躇踊饮并好累海撰汝审鱼梨享累怜聂拖锑躇琶炎无泰壳支襄升帜女摩攀偏蜒隅冀班购奔甄搬愧拭倦圭趴碟料信稗写篙侈搏媚辙陵淀梢未庭含庚锭圭赁换枕玛裕脊简恤勇雄壹软澡诈联谬益占警丫金如游推伎踌黑盈蓖静幽卷爬恐昭腻男弧蓑允坝汐搬凸殃呼限咙碾冈巢蚂忻荤襟掳气妨欠叙拳摊痕振步孽拭筋昌架魁喳吉津漏抗置怔戮疟郎胜菊牟锹悔毡萝哥询花魁崭栈僚捐连耕剪氰钳猾需茧跃弯闷恿贬船啥纬把缝窒祭锭骗虾栋原粳受氦跪咱咸疵咯醇茄讶着魄谚砰镍感臆拍巩譬倾裴粘豌扼乔基捣柴吠籍瘩痕蔫佩笔真鸦殷螺帮溶诫各慕