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CMOS圖像傳感器IBIS5-B-1300的驅(qū)動時序設計

作者: 時間:2010-04-27 來源:網(wǎng)絡 收藏
2 基于FPGA的控制
2.1 現(xiàn)場可編程門陣列FPGA
隨著集成電路的發(fā)展,大規(guī)??删幊踢壿嬈骷V泛用于電路領域,它具有功耗低,可靠性高的特點,同時大大減小了電路板的尺寸。FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了FPGA在方面的優(yōu)越性。該設計選用Xilinx公司的Spartan3系列FPGA芯片XC3$50作為硬件設計平臺。Spar-tan3基于VirtexⅡFPGA架構(gòu),采用90 nm技術,8層金屬工藝,內(nèi)嵌硬核乘法器和數(shù)字時鐘管理模塊。從結(jié)構(gòu)上看,它將邏輯、存儲器、數(shù)字運算、數(shù)字處理器、I/O以及系統(tǒng)管理資源完美地結(jié)合在一起,使之具有更高層次、更廣泛的應用。
2.2 控制的設計
該設計采用VHDL硬件描述語言,根據(jù)自頂向下的設計方法,將時序控制部分分為三個模塊:復位模塊、寄存器配置模塊和快門模塊。由于寄存器有兩種配置方式,快門模式也有兩種,因而后兩部分都可以再細分為兩個小模塊。三個大的模塊有嚴格的先后關系,必須在前一模塊已完成后,才可開始后一模塊。圖4顯示模塊的劃分及其關系。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/163108.htm


復位模塊是用來產(chǎn)生所需的SYS_RE_SET信號,使正常復位,內(nèi)部寄存器清零,為寄存器的配置做好準備。
寄存器配置模塊是用來配置內(nèi)部的12個寄存器,提供傳感器工作所需的參數(shù)和方式。其中,參數(shù)有積分時間、積分方式(單斜率或多斜率)、X序列發(fā)生器的時鐘間隔、SS序列發(fā)生器的時鐘間隔、亞采樣方式、開窗位置及大小等。
快門模塊用于產(chǎn)生傳感器工作所需的一些控制信號,針對快門方式的不同給出所需的時序控制信號。在同步快門的設計中,該設計采用單斜率積分,在此設計基礎上多斜率積分容易實現(xiàn)。
該設計采用VHDL對各模塊時序進行編程。其中,快門模塊使用狀態(tài)機來實現(xiàn)各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換(圖5顯示了卷簾模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,圖6顯示了同步快門的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖)。全局時鐘和ADC時鐘采用DCM即數(shù)字時鐘管理單元來實現(xiàn)。



3 實驗結(jié)果
3.1 仿真結(jié)果

時序控制電路設計完畢后,需要對各部分進行功能仿真、邏輯綜合以及綜合后仿真,最后對整個系統(tǒng)進行綜合、布局布線,完成時序仿真。對各模塊編程并仿真通過后,將各模塊加載到主函數(shù)top中,采用并行的寄存器配置方式,對卷簾和同步兩種快門方式進行仿真,在Modelsim中的仿真結(jié)果如圖7,圖8所示。


3.2 成像結(jié)果
將此時序應用于相機系統(tǒng),在全幀輸出模式(1 280×1 024)下,對鑒別率靶和靜物進行拍攝,實驗結(jié)果如圖9,圖10所示。由所拍攝結(jié)果可以看出,清晰穩(wěn)定,無明顯變形,圖像傳感器滿足了成像的需求。



4 結(jié)語
圖像傳感器時序的正確與否對其能否正常工作起著決定性的作用。本文在分析圖像傳感器工作時序的基礎上,設計了兩種寄存器配置方案和兩種快門方式,并用FPGA內(nèi)嵌的數(shù)字時鐘管理單元(DCM)完成了系統(tǒng)時鐘和ACD時鐘的設計。實驗結(jié)果表明,所設計的時序可以滿足該圖像傳感器的驅(qū)動要求。


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