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　　CMOS图像敏感器是近年来兴起的一类固态图像传感器。CMOS图像敏感器具有低成本、低功耗(是CCD耗的1/1000~1/100)、简单的数字接口、随机访问、运行简易(单一的CMOS兼容电池供给)、高速率(可大于1000帧／秒)、体积小以及通过片上信号处理电路可以实现智能处理功能等特点而得到广泛应用。有些CMOS图像敏感器具有标准的I2C总线接口，可方便应用到系统中。有些没有这类总线接口电路的专用CMOS图像敏感器需要增加外部驱动电路。由于CMOS敏感器的驱动信号绝大部分是数字信号，因此可采用FPCA通过Verilog HDL语言编程产生驱动时序信号。Verilog HDL语言是IEEE标准的用于逻辑设计的硬件描述语言，具有广泛的逻辑综合工具支持，简洁易于理解。本文就STAR250这款CMOS图像敏感器，给出使用Verilog HDL语言设计的逻辑驱动电路和仿真结果。 　　 1 CMOS图像敏感器STAR250 　　STAR250是一款专为卫星天文导航的星跟踪器（tracker）设计的CMOS图像敏感器。由于太空中含有大量辐射，芯片中加入了抗辐射电路以提高空间应用的可靠性。STAR250的技术指标如下： 　　(1)0．5μm CMOS工艺； 　　(2)512x512分辨率，像素大小25μmx25μm； 　　(3)每个像素4个光敏二极管，提高MTF(幅值转换功能)和减少PRNU(非均一化光响应)； 　　(4)抗辐射设计； 　　(5)片上双采样电路抵消FPN(固定模式噪声)； 　　(6)电子快门： 　　(7)最大30帧／秒； 　　(8)可以取子窗口； 　　(9)片上10位ADC； 　　(10)陶瓷JLCC-84针封装。 　　STAR250是有源像素的线扫描CMOS图像敏感器。所有像素的输出都连接到列总线，并且在列总线上每例都有一个列放大器。使用二次采样技术，控制列放大器可以从读出信号中减去光敏单元上一次采集残留的电荷。片上ADC独立于敏感器，可以使用也可以通过软件关闭，而用外部的ADC。STAR250为了应用方便有多种读出数据的方法(窗口方式、电子快门等)，不同的读出方式有不同的时序要求。 　　传统的计算机或打印机的图像座标系定义左上角为原点(0，0)，在STAR250中定义右上角为原点(0，0)，如图1。这样敏感器输出数字信号后能够方便地转换为计算机格式的图像，方便后续的处理。窗口扫描方式是从上向下、从左向右一个像素一个像素地扫描。 　　 2 STAR250时序信号 　　STAR250通过两个步骤完成图像的采集。第一步是逐行扫描RESET像素。行内像素RESET后，本行自上一次RESET或读出后积累的所有光敏电荷被排空。从RESET行像素开始新的曝光周期。第二步是本次曝光周期数据读出。以电压的形式读出，然后经过ADC转换为数字量。由于电荷采用排出式读取，CMOS图像敏感器的像素读出不可恢复，读取过程也相当于RESET像素，所以CMOS敏感器行RESET的速度与读取速度一样。 　　STAR250通过三个指针标定整个图像地址：Yrd当前扫描行，Yrst当前RESET行，Yrd当前读出像素。这三个指针都有相应的移位寄存器，通过设置这三个寄存器的初始值可以调整采集窗口的大小和位置。图像采集的流程图如图2。每秒钟的图像帧数通过设置Yrd和Yrst进行控制，曝光周期也由这两个量控制。这个时间量可以用空间距离(行距)表示，定义DelayLines=︱Yrst-Yrd+︱。由于每一行的RESET和读取时间是固定的，所以DelayLines如果固定那么帧率也就固定了。将DelayLines转换成像素的有效积分时间(曝光时间)，是将Delay-Lines乘以读取一行像素所用的时间。读取一行像素所用的时间由四部分组成：(1)行中有效像素的个数(由行的长度定义)；(2)读取一个像素所用的时间；(3)像素累积电荷转换为数字量的时间；(4)选择新一行所用的时间。例如在主时钟频率为12MHz时，像素的输出频率为主时钟的二分频6MHz，因此一行像素所需要的时间为512×1/6MHz=85．3μs。再加上换行所需时间，一行像素的读取时间大约90μs左右。因此可以根据这个时间设置DelayLines来控制曝光时间。 　 　3 Verilog HDL驱动时序设计 　　经过以上分析可知，CMOS图像敏感器采集时可以分为RESET过程和采集过程。时间上两个过程是独立的，如图3。但在FPGA内部处理这两部分的电路物理上是同时存在，因此必须将相应的信号通过置标志位的方法置为有效或无效。 　　STAR250所需数字驱动信号共28个，其中SELECT信号在正常使用时，直接接PCB板的Vcc。因此需FPGA控制的驱动信号有27个。根据采集过程可以把信号划分为列放大器信号，包括CAL、Reset、Lr、S、R、LdY。这6个信号在每一行的初始化部分都要用到，因此可以编写到一个模块(ColControl)中；模式信号(PaternCtrl)模块用来设置CMOS敏感器的工作模式及初始地址，包括G0、G1、Bitlnvert和Addr 共12个信号。其中G0、G1用来设计输出的放大倍数，BitInvert用于将输出取反，Addr 则设置采集的起始地址；行读出信号控制模块(YlCtrl)产生行读出地址的同步信号SyncYl及时钟驱动信号ClkYl；行RESET信号控制模块(YrCtrl)产生行RE-SET地址的同步信号SyncYr及时钟驱动信号ClkYr；像素控制模块(RowCtrl)产生行内像素初始地址的装载信号LdX及同步信号SyncX；行内时钟信号模块(RowClk)产生列内像素的时钟驱动CLKX、ADC驱动时钟信号CLkAdc及输出三态控制信号TriAdc。系统的输入信号为主时钟CLK、EosX行内像素结尾信号、EosYl帧内行结尾信号、EosYr帧内RESET行结尾信号、芯片的RESET信号。经过这样划分后的模块化Verilog程序就比较易写了。经过顶层模块综合生成的网表如图4。布线仿真时序图如图5，其中时钟信号过于密集变成黑色带状，同样输出时钟CIkX及ClkAdc也是黑色带状。在时序上ClkX与ClkAdc是反相关系，在TriAdc保持低电平时输出有效。所设计的驱动信号仿真波形与理论波形十分符合。这样就完成了STAR250的时序驱动电路设计。 　　使用Verilog语言设计时序逻辑具有很高的效率。结合CMOS敏感器特性可以方便地开发出驱动时序电路。但必须对CMOS图像敏感器的信号分析准确，正确分离那些独立的信号和共用的信号，用时序逻辑设计驱动信号，用组合逻辑实现不同采集过程时间上的分离。布线延迟是必须考虑的，采用流水线技术可以预测延迟，保证信号的正确性。虽然文中并未给出像素ADC输出的存储电路，但实际上直接使用TriAdc信号作为SRAM的片选，ClaAdc的低电平作为写信号，SRAM的地址在ClkAdc的上升沿增加、下降沿写入。这样就可以完成图像数据的存储。以上Verilog程序在FLEXl0kl0上布线实现。经示波器观察逻辑正确，CMOS敏感器正常工作。

来源： 搜狐IT 作者：猫眼移动科技 　　智能手机使用最频繁的功能之一就是拍照了，成像质量的好坏又牵扯到方方面面的因素，其中，相机的防抖功能可谓是重中之重了。如果因为防抖功能不好导致图像模糊，那么即使相机像素再高，成像质量也好不到哪儿去。 　　当前最流行的两种防抖技术主要分别为两种：电子防抖技术和光学防抖技术。 　　 电子防抖技术： 　　防抖过程没有任何元部件的辅助与参与，是针对CCD感光元件上的图像进行数字分析，然后利用边缘图像进行补偿，就像光学变焦和数字变焦一样，它只是对采集到的数据进行后期处理，治标不治本，并没有什么实际作用，相反，对于画质有一定程度的破坏。 　　 光学防抖技术： 　　它是依靠特殊的镜头组或者CCD感光元件的结构在最大程度上降低操作者在使用过程中由于抖动造成影像不稳定。 　　通过镜头组实现防抖，依靠磁力包裹悬浮镜头，原理是在镜头内置一个小小的陀螺仪（有关陀螺仪的原理请看我们之前发表的文章）来侦测微小的抖动，然后将信号传至微处理器，计算好需要补偿的位移量之后，通过移动内置的浮动补偿镜片组进行移动来加以补偿，从而有效的克服因相机的振动产生的影像模糊。 　　通过CCD实现防抖则和镜头组防抖相反，原理是将CCD固定在一个能上下左右移动的支架上，通过陀螺仪感应相机的抖动方向和幅度，然后传感器进行处理之后，就能算出CCD应该抵消的移动量。 　　也就是说，这两种光学防抖方式，一个是通过移动镜头组实现，另一个则是通过移动CCD来实现的。 　　光学防抖功能的效果是相当明显的，一般情况下可有效解决手持拍摄时产生的图像模糊不清的现象。 　　像最新的vivo Xshot、iPhone 6 Plus、LG G3、三星GALAXY Note 4等旗舰级机型都采用了光学防抖相机。 　　PS：今后估计光学防抖就是标配了，再也不用担心爸妈拍照一片模糊了。

摘要：        针对现代数据采集领域的网络化趋势,设计出一种新型线阵CCD信号采集系统.采用FPGA为核心控制器,产生每个模块所需要的驱动时序.模拟前端处理器将采集到的CCD信号经过信号调理和A/D转换后,通过高速网络接口芯片W5300传送至PC机,PC机最终将采集到的CCD信号显示在接收软件上.不仅能够解决片上、专用的问题,而且使机器视觉技术结合网络技术,实现了高速、实时、网络化的信号采集系统.实践表明:该采集系统可以做到在任何有网络的地方都可以使用,有后期研究价值. 作者：何云龙 彭章君 李众丽 作者单位： 西南科技大学计算机科学与技术学院，西南科技大学信息工程学院    期刊：仪表技术与传感器   来自：万方数据知识服务平台 感谢关注！ 更多信息与我们交流： WIZnet邮箱：wiznetbj@wiznet.co.kr WIZnet主页：http://www.wiznet.co.kr WIZnet企业微博：http://e.weibo.com/wiznet2012

安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自CCD摄像机,CCD是电荷耦合器件（charge coupled deice)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、部受磁场影响、具有抗震东和撞击之特性而被广泛应用。        CCD摄像机大致可分为下列几大类：         依成像色彩划分 (1)彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。 (2)黑白摄像机：是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。        依摄像机分辨率划分 (1)影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率420线左右的低档型。 (2)影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型 (3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，570线以上的高分辨率。         依摄像机灵敏度划分 (1)普通型：正常工作所需照度为1~3Lux (2)月光型：正常工作所需照度为0.1 Lux左右 (3)星光型：正常工作所需照度为0.01 Lux以下 (4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。           按摄像元件的CCD靶面的大小划分 (1)l inch  靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm,对角线16mm (2)2/3inch靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm,对角线11mm (3)1/2inch靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm,对角线8mm (4)1/3inch靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm,对角线6mm (5)1/4inch靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm,对角线4mm (6)1/5inch正在开发之中，尚未推出正式产品     此外CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分，还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机结构区分。

我其实一直都不太理解单片机的软件的操作速度。 找嵌入式的朋友帮忙 在这个帖子里面，我初步做了一个方案，现在问题一大堆，根本出不来。在这里，我把我这两天焦头烂额的考虑都整理出来。 按照TCD2901的要求，有好几个信号   SH信号，采集使能信号 时钟信号φ1和φ2为每个小的单元的积分和采集总的时间，按照上面的要求最低150K，最高 2.5MHZ，6.6us～0.25us的转换时间 RS：RESET信号 CP：钳位信号   事实证明，靠ARM的软件模拟来产生这个时序是不可能完成的任务。 最严峻的挑战还在于AD的时序，当初打算是采用AD9822 6.6us～0.25us 这段时间内，AD9822的由于只有内一个AD，因此，需要在这段时间内完成三个信号的采集，也就是3倍频率，450KHZ～7.5MHZ。 前面的计划有点想当然的，不过后续一定要仔细查找一下资料，总线频率与IO口操作速度的关系。 现在的问题也很尖锐： 典型值的转换速度为 500KHz，2us内，ARM需要读取6次并口，我实在是不知道它到底能不能到这样的程度（以ADC的上升沿为标志，需要连续读两次） 总结一下，几乎所有的问题，就是在于速度不够快，而且TCD2901属于那种速度较慢的，而且还是线CCD了。 因此我有两个预案 1.采用 EPM7064给CCD和AD做时序 注意一般EPM7064（44）可用的IO口只有28个，目前正在思考完善中。