基于CPLD的高幀頻CMoS相機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

2 高幀頻COMS相機(jī)電子學(xué)系統(tǒng)模塊
相機(jī)電子學(xué)系統(tǒng)包括CMOS圖像傳感器焦平面板和驅(qū)動(dòng)控制板，原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要功能模塊包括：CMOS圖像傳感器、LD0電源調(diào)整電路及濾波電路、時(shí)序電路、時(shí)鐘電路、圖像數(shù)據(jù)接口電路、RS422驅(qū)動(dòng)電路，以及低壓差分電路等。

2．1 焦平面板
經(jīng)濾波電路平臺(tái)輸出+5 V二次電源電壓，冉經(jīng)LD0電壓調(diào)整電路輸出+3.3V電壓。該電壓經(jīng)濾波后向圖像傳感器及偏置電路提供電源。
MT9M413內(nèi)部集成有10 bit A／D轉(zhuǎn)換器(簡稱ADC)，可直接輸出3.3 V的數(shù)字信號(hào)。時(shí)序驅(qū)動(dòng)板CPLD的端口電壓為+3.3 V，因此兩者之間可直接傳輸信號(hào)，無需電平轉(zhuǎn)換電路。MT9M413含有10個(gè)輸出通道，數(shù)據(jù)總線多達(dá)100條，因此采用微型板問連接器連接焦平面板和驅(qū)動(dòng)控制板，以減小電路板體積和質(zhì)量。
2．2 驅(qū)動(dòng)控制板
驅(qū)動(dòng)控制板是相機(jī)控制系統(tǒng)的核心，其作用主要包括：產(chǎn)生MT9M413的丁作時(shí)序；FIF0讀寫控制；實(shí)現(xiàn)間接指令接口RS232(RS422電平)；實(shí)現(xiàn)圖像輸出接口(LVDS電平)。驅(qū)動(dòng)控制板的時(shí)序信號(hào)和控制信號(hào)通過FPGA實(shí)現(xiàn)，綜合考慮速度、器件容量、工作溫度、功耗及抗輻射能力等因素，選用Actel公司的APA600型FPGA，該器件內(nèi)置2個(gè)鎖相環(huán)，I/O電壓為+3．3V，內(nèi)核電壓為+2．5 V，屬于低功耗器件。
2．2．1 MT9M413圖像傳感器工作原理
MT9M413是Micron公司的具有3.3V電源，1．31 M像素的CMOS數(shù)字圖像傳感器，其分辨率為l 280 H×1 024 V；主時(shí)鐘為66 MHz時(shí)，幀頻可達(dá)500f/s；動(dòng)態(tài)范圍為59 dB；快門時(shí)間范圍為10μs～33 ms。片內(nèi)集成10 bit自標(biāo)定、全數(shù)字接口的ADC。MT9M413功能框圖如圖2所示，其功能組件包括：像元陣列、行地址選擇邏輯、列放大器組、l 280個(gè)10位ADC模塊、ADC寄存器和讀出寄存器模塊。