I2C總線CMOS型PB-0300數(shù)字圖像傳感器 [日期：2004-12-7] 來(lái)源：?jiǎn)纹瑱C(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者：張寶明 梁 一 曾周末 [字體：圖像傳感器PB-0300的性能特點(diǎn)、功能設(shè)置、與MCS-51系列單片機(jī)的接口電路及編程技術(shù)。

關(guān)鍵詞：I2C總線 數(shù)字圖像 傳感器

1 功能描述

1.1 性能特點(diǎn)

PB-0300系列CMOS型有源像素?cái)?shù)字圖像傳感器，內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換8、位并行數(shù)據(jù)輸出、64個(gè)內(nèi)部寄存器，采用I2C總線控制，可編程控制；可以在彩色和黑白兩種模式下工作。當(dāng)外接24MHz時(shí)鐘晶振時(shí)，可以獲得30幀/s的圖像輸出。在上電期間，自動(dòng)調(diào)入缺省參數(shù)設(shè)置，包括自動(dòng)曝光功能，所以可以不編程情況下使用傳感器。主要性能指標(biāo)如表1。

表1 主要性能指標(biāo)

陣列格局640×487（311 680像素）
VGA參考：640×480（307 200像素）像素大小和類型有源光電二極管，空間分辨力：7.9μm×7.9μm幀速率/（幀/s）0～39最大數(shù)據(jù)傳輸速度/（MB/s）24（在24MHz時(shí)鐘下）功率/mW300（最大數(shù)據(jù)速度下）數(shù)字信噪比（1lux條件下）大于20dB(10:1)（對(duì)綠色像素，30Hz的以照明度）數(shù)字敏感度紅色：950bit/lux-second,綠色：650bit/lux-second，
藍(lán)色：750bit/lux-second，（增益為10，ADC參考為+5.0V）工作電壓/V+5.0工作電流/mA060工作溫度/℃-5～70輸出8位彩色（單色）數(shù)字輸出快門電子旋轉(zhuǎn)抓拍可編程控制項(xiàng)窗口尺寸和位置、信號(hào)增益、曝光參數(shù)、自動(dòng)曝光參數(shù)、ADC參考、幀速率、DAC偏置

1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

PB-0300由五大部分組成：數(shù)字邏輯模塊、像素陣列、列平行的增益電路和讀出電路、8位ADC、偏置DACs，如圖1所示。

主要引腳功能如表2。

表2 主要引腳功能描述

引腳名稱工作方式功 能 描 述LINE_VALID輸出行有效信號(hào)--圖像數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)輸出總線上時(shí)有效FRAME_VALID輸出幀有效信號(hào)SDATA輸入/輸出I2C數(shù)據(jù)通道SCLK輸入I2C時(shí)鐘PIX_CLOCK輸出像素時(shí)鐘，下降沿有效CLOCK_OUT輸出主時(shí)鐘輸出CLOCK_IN輸入時(shí)鐘輸入，標(biāo)稱主時(shí)鐘為24MHzDOUT0～7輸出8位并行數(shù)據(jù)輸出SADDR輸入器件連線地址腳，SADDR=5V：寫地址=BA，讀地址=BB；SADDR=0V:寫地址=92，讀地址=93VREF1輸出ADC參考偏置STANDBY輸入關(guān)閉模擬偏置電路和內(nèi)部時(shí)鐘（省電）RESET_BAR輸入復(fù)位鍵，低電平有效

PB-0300有三種分開(kāi)的供電電源：數(shù)字電源、模擬電源和傳感器陣列電源。使用時(shí)要特別注意各電源間的相互影響。

2 圖像輸出格式與時(shí)序

PB-0300控制像素?cái)?shù)據(jù)輸出的信號(hào)有：幀有效（FRAME-VALID）信號(hào)、行有效（LINE-VALID）信號(hào)、像素時(shí)鐘（PIXCLK）信號(hào)。FRAME-VALID信號(hào)控制一幀有效圖像的輸出，高電平有效；LINE-VALID信號(hào)控制每行有效信號(hào)的輸出，高電平有效；PIXCLK信號(hào)控制每個(gè)像素的輸出，當(dāng)FRAME-VALID和LINE-VALID均為高電平時(shí)，每個(gè)像素時(shí)鐘周期輸出一個(gè)8位像素信號(hào)；并行的DOUT0～DOUT7是像素?cái)?shù)據(jù)的8位輸出，它們始終和像素時(shí)鐘同步。在PIXCLK處于下降沿時(shí)，數(shù)據(jù)輸出和LINE-VALID都不能改變。在默認(rèn)的VGA（640×480）下，當(dāng)每行640個(gè)有效像素信號(hào)輸出之后，LINE-VALID變?yōu)榈碗娖�，PB-0300按一定編碼方式向外輸出982個(gè)無(wú)效信號(hào)，然后再輸出像素信號(hào)。當(dāng)480行有效像素和無(wú)效信號(hào)完全輸出之后，傳感器再輸出9行空白信號(hào)。這期間FRAME-VALID為低電平，標(biāo)志著當(dāng)前幀的結(jié)構(gòu)和下一幀的開(kāi)始；同時(shí)，讀入寄存器的最新值，通過(guò)對(duì)寄存器編程而改變的圖像參數(shù)在下一幀生效。信號(hào)輸出時(shí)序如圖2所示。

3 寄存器設(shè)置

PB-0300共有64個(gè)寄存器（R0-R63），地址依次為00H～3FH，在缺省情況下有自動(dòng)曝光功能；可以改變輸出圖像的大小、位置和速度；通過(guò)調(diào)節(jié)像素累積時(shí)間、ADC參考和增益值可以控制采集到的圖像亮度。下面介紹幾個(gè)主要寄存器的功能。

*復(fù)位控制寄存器（R13）

R13能夠使PB-0300復(fù)位到上電后的缺省狀態(tài)。首先向R13的最低位寫入“1”，使PB-0300處于復(fù)位狀態(tài)，然后再寫入“0”繼續(xù)工作。

*窗口位置與大小控制寄存器（R1，R2，R3，R4）

控制采集圖像窗口的位置與大小。只有在此窗口內(nèi)的像素才能有效地讀出。窗口的像素個(gè)數(shù)最大值為640×480。R1為行起始坐標(biāo)，R2為列起始坐標(biāo)，（1024-R3）為有效行數(shù)，（1024-R4）為有效列數(shù)；窗口