飚 肖 亮 沈振康

     來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：闡述了cmos圖像傳感器的一般特征，詳細介紹了cmos黑白圖像傳感芯片ov5017的性能與使用特點，討論了ov5017在圖像采集中的應(yīng)用。

     關(guān)鍵詞：cmos圖像傳感器

     ov5017 圖像采集

     1 cmos圖像傳感器的一般特征

     目前，ccd（電荷耦合器件）是主要的實用化固態(tài)圖像傳感器件，它具有讀取噪聲低、動態(tài)范圍大、響應(yīng)靈敏度高等優(yōu)點。但ccd技術(shù)難以與主流的cmos技術(shù)集成于同一芯片之中。這樣，諸如定時產(chǎn)生、驅(qū)動放大、自動曝光控制、模數(shù)轉(zhuǎn)換及信號處理等支持電路就不能與像素陣列做同一芯片上，以ccd為基礎(chǔ)的圖像傳感器難以實現(xiàn)單片一體化，因而具有體積大、功耗高等缺點。

     cmos圖像傳感器是近向年發(fā)展較快的新型圖像傳感器，由于采用了相同的cmos技術(shù)，因此可以將像素陣列與外圍支持電路集成在同一塊芯片上。實際上，cmos圖像傳感器是一個較完成的圖像系統(tǒng)（camera

     on chip），通常包括：一個圖像傳感器核心、單一時鐘、所有的時序邏輯、可編程功能和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其基本結(jié)構(gòu)見圖1。與ccd相比，cmos圖像傳感器將整個圖像系統(tǒng)集成在一塊芯片上，具有以下優(yōu)點：

     （1）體積小、重量輕、功耗低；

     （2）編程方便、易于控制；

     （3）平均成本低。

     2 ov5017的性能與特點

     2.1 ov5017的基本性能

     ov5017是美國omnivision公司開發(fā)的cmos黑白圖像傳感器芯片，該芯片將cmos光感應(yīng)核與外圍支持電路集成在一起，具有可編程控制與視頻模/數(shù)混合輸出等功能，其輸出的視頻為黑白圖像，與ccir標準兼容。

     ov5017芯片的基本參數(shù)為：

     (1)圖像尺寸4.2mm×3.2mm，像素尺寸11μm×11μm;

     (2)信噪比snr>42db;

     (3)幀頻50時，最小照度為0.5lux@f1.4；

     (4)幀頻50時，峰值功耗小于100mw。

     ov5017輸出模擬視頻信號，格式為逐行掃描。ov5017內(nèi)部嵌入了一個8bit的a/d，因而可以同步輸出8位的數(shù)字視頻流d[7…0]。在輸出數(shù)字視頻流的同時，還提供像素時鐘pclk、水平參考信號href、垂直同步信號vsync，便于外部電路讀取圖像。

     ov5017的像素陣列為384×288，分為16×16的子塊，每個子塊大小為24×18，可以在整個圖像的局部開窗，輸出窗口中的圖像。

     2.2 ov5017的編程功能

     ov5017具有豐富的編程控制功能，其圖像幀頻、曝光時間、增益控制、gamma校正、圖像開窗等均可通過對芯片內(nèi)部寄存器的讀寫進行設(shè)置，數(shù)字視頻流的輸出也必須通過對寄存器讀取才能實現(xiàn)。

     芯片內(nèi)部有11個8位寄存器，通過對地址線a[3..0]的設(shè)置來選擇寄存器，通過讀寫數(shù)據(jù)線[7..0]來讀取或設(shè)置寄存器。在對寄存器進行讀（或?qū)懀⿻r，應(yīng)使片選csb與輸出使能oeb（或定使能web）有效。

     地址號10xx的寄存器為視頻數(shù)據(jù)端口，它是只讀的，當選中并讀取它時，芯片向外輸出數(shù)據(jù)視頻流。

     地址號0000的寄存器為狀態(tài)寄存器，它是只讀的，反映芯片的某些狀態(tài)。

     地址號0001的寄存器為幀控制寄存器，它是只寫的，用于控制幀與行的同步信號。

     地址號0010的寄存器為曝光控制寄存器，它是讀寫的，可選擇自動曝光，也可選擇手工曝光。曝光時間控制在1幀至1/100幀之間。

     地址號0011的寄存器為增益控制寄存器，它是讀寫的，當手工曝光時，增益控制在0～18db之間。