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  • TDA8783在CCD相机视频信号处理中的应用

    0 引言高分辨率可见光相机是航天遥感最重要的手段之一,在商业领域和科学研究领域也都具有广泛的应用前景。高分辨率可见光相机的发展,已经成为衡量一个国家科学技术水平的重要标志。目前,用户对地面分辨率的要求不断提高,发展高分辨率光学遥感器成为世界各国在空间遥感领域研究的热点。高分辨率可见光相机在国外发展较早,美国等发达国家已先后发展了高分辨率可见光相机。而我国高分辨率CCD相机的发展起步较晚,跟发达国家水平还有一定距离。影响相机分辨率的因素有很多,低噪声视频处理技术是实现相机高分辨率成像能力的关键之一。1 CCD器件的噪声及噪声处理CCD器件的噪声主要有光子噪声、散粒噪声、肥零噪声、转移噪声、暗电流噪声和输出噪声[1],噪声是影响CCD输出图像信号的主要因素。在CCD应用中为抑制和消除上述噪声采取了以下措施[3]:(1)在电路工艺上,增加直流电源的滤波,消除来自电源的干扰。缩短驱动电路与CCD器件的连线,降低时钟感应造成的尖峰干扰。数字地与模拟地分开,减少来自地线的干扰。(2)对于转移噪声,采用将CCD电压取反倒置或提高衬底电压使CCD电压倒置,可以消除界面态俘获噪声;降低运行温度可以使俘获噪声明显成指数减小。(3)对于散粒噪声,利用相邻像素(或相邻行)积分平均器法去除或相邻多帧取平均法。(4)暗电流噪声:对于各像元暗电流较平均的CCD来说,如果在像元阵列的起始处有少量暗像元,则对其输出信号采样存储,并与后续有效像元的输出信号采样值相减以去除暗电流噪声。但必须保证两次采样的积分时间和温度相同。(5)对输出噪声可使用截至频率为2f(f为CCD读出频率)的低通滤波器。另外还有相关双采样法(CDS)、双斜积分法(DSI)、箝位切除法(CCS)等。2 TDICCD视频信号处理视频处理电路主要是去除复位脉冲干扰和噪声信号,由前置放大、相关双采样、箝位、滤波输出、行缓存、输出接口电路等环节组成。CCD视频处理电路如图2-1所示。图2-1 视频处理电路原理框图CCD图像传感器接收的图像信号经过前置放大后成为差分信号输出,经过差分接收电路后变换成单端视频信号,经过CDS进行相关双采样处理,得到“干净”的视频信号,再经过低通滤波器滤除CCD驱动脉冲的尖峰干扰,由可控增益放大电路放大到A/D转换器需要的电平,进行A/D变换,成为数字图像信号,并由缓存器(FIFO)交替缓存,由 LVDS接口芯片驱动后输出。在实际设计中采用了Philips公司的专用CCD相机接口芯片TDA8783来实现。2.1 TDA8783简介TDA8783是PHILIPS公司的一种专用于CCD相机的10位模数接口芯片,主要由相关双采样电路(CDS)、增益控制电路(AGC)、箝位电路、低功耗10bit模数转换器(ADC)组成[5]。可通过对片上三线串口编程实现片内DACs分配来完成系统的各个功能。2.2 前置放大电路CCD输出的信号电平随积累电荷的增加而下降。为了进行长距离传输和减少传输过程中引入的共模干扰,需要进行放大和差分输出。前置放大作用就是对CCD的输出信号放大到足够的幅度。本系统中前置放大器与CCD输出端之间采用交流耦合方式,消除了直流电平,有利于两级之间的匹配,同时也消除了温度等因素造成的零点漂移对传输信号的影响。当然,采用交流耦合会造成信号中直流成份的丢失,这可由后续的箝位电路来恢复其直流分量。2.3 相关双采样(CDS)为保证输出高信噪比的视频信号,就必须对噪声予以处理。相关双采样(CDS)技术,不仅可以很好地滤除复位噪声,而且对TDICCD传感器的水平时钟驱动及电源地线耦合串扰噪声、输出放大器的白噪声和1/f噪声等成份也有一定的滤除作用[4]。在本系统中我们采用CCD相机接口芯片TDA8783实现CCD视频信号处理,它内部包含一个相关双采样(CDS)模块,能够有效地对CCD输出信号进行处理,很好地消除CCD的KTC噪声等。CDS可编程带宽为4~120MHz;输入峰值电压400mV;输出放大器增益 为6dB。在使用中,可以通过对外部三线串口编程来选择内部控制DAC来实现CDS功能。当串口移位寄存器地址A2A1A0=“001”时,片内4bit DAC工作控制CDS工作。本系统中采样速率为4MHz,在此4 bit DAC输入代码设置为D3D2D1D0=“0001”。2.4 增益控制为了适应不同亮度的目标,防止信号过弱或饱和,视频信号处理电路中应设计增益选择放大电路。根据地面目标的亮度,选用相应的增益。CCD相机接口芯片TDA8783内部集成了一个增益控制器(AGC),AGC输出最小增益为4.5dB,最大增益为34.5dB。TDA8783的增益控制内部逻辑关系如图2-2所示。通过对三线串口编程来实现增益控制功能,当串口输入移位寄存器地址A2A1A0=“010”时,9 bit控制DAC工作;当其输入代码为“00”时,为最小增益4.5dB,输入代码大于等于“319”时,输出增益为34.5dB。图2-2增益控制内部逻辑关系图2.5 箝位与滤波电路图2-3输入箝位内部逻辑框图相关双采样处理电路输出的信号混杂有采样尖锋干扰和其它高频干扰信号,这就需要经过低通滤波电路来滤除高频干扰,并挑选出频率较低的有用视频信号。同时,前置放大器采用交流耦合,负极性的交流信号经过相关双采样去除噪声,并以正极性的形式出现在相关双采样电路的输出端。两次采样并相减的过程中会引入一些不必要的负极性成份。由于A/D转换电路要求输入的模拟量不能为负值,所以设置了箝位电路,去除低通滤波后信号中的负电平。TDA8783中包含了带宽控制电路和箝位控制电路,可以通过对片上三线串口编程来实现带宽控制和箝位控制功能。TDA8783的箝位控制内部逻辑关系如图2-3所示。当串口输入移位寄存器地址A2A1A0=“001”时,片上8 bit DAC工作来控制带宽,此时D3~D0用于设置CDS带宽,D4~D7用于设置AGC带宽;当串口输入移位寄存器地址A2A1A0=“100”时,片上10bit DAC工作来控制ADC(模数转换器)的输入箝位电平。当输入代码为“0”时,VDACOUT(ADC箝位控制DAC输出电压)为1.5V;当输入代码为“1023”时,VDACOUT为2.5V。2.6 模数转换视频处理电路的输出是模拟信号,为便于数据压缩和传输,需要把它转换成数字信号,模数转换电路[2]在时序脉冲控制下把模拟视频信号转换成数字视频信号,并按规定的格式驱动输出。根据技术指标要求,辐射量化等级为8bit,需要采用采样速率大于10MHz的A/D芯片输出。为了获得高质量的量化信号,需要认真选择性能参数较高的A/D转换器。   在本系统中, TDA8783集成了一个10bit A/D转换器。该ADC(模数转换器)的最大采样频率可以达到40MHz,最小时钟脉宽12ns,占空比1:1,输入峰值电压2V,最大输入电流120 ,+5V单电源供电,典型非线性误差0.2LSB,最大采样延时5ns。在进行A/D转换时,需要正确确定A/D转换的采样点,也就是采样脉冲在模拟信号上的位置(必须让采样点落在有效而且稳定的模拟信号段上),否则有可能是采样点落在信号的不稳定位置,产生误差信号,或是采样点落在信号以外的位置,产生错误信号。2.7 数据输出接口数据输出采用LVDS差分输出,每通道的输出信号有:一路像元时钟,一路行同步信号和数字图像信号。图像数据、行同步和像元时钟信号经过接口电路驱动后输出。接口芯片选用NS公司的DS90C031。3 结论(1)只有正确设计系统的时序驱动信号才能够完成整个电路的协调工作;(2)CCD输出视频信号的前置放大电路也应尽量靠近传感器,CCD视频信号处理电路间也应尽量靠近,来减小传输过程中引入的噪声干扰;(3)CCD信号经过视频处理电路处理后,信号质量得到了很大改善,满足系统指标要求。

    时间:2009-03-12 关键词: ccd 相机 tda 8783

  • CCD相机功率驱动电路设计

    1 引言电荷耦合器件(Charge Coupled Device)是美国贝尔实验室的W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年发明的半导体器件[1]。它被视为七十年代以来出现的最重要的一种半导体器件[2]。CCD由于具有信号输出噪声低、动态范围大、量子效率高以及电荷转移效率高等优点,因而以CCD为探测器的相机在机器视觉系统、安全保卫系统、智能交通系统以及Internet接入装置等领域都得以广泛应用。随着CCD技术的迅速发展,CCD相机也朝着速度更高、控制更方便、品质性能更好的方向发展。虽然有些CCD仅需要时序信号而不需要功率驱动,但大多数高性能CCD是需要功率驱动的,且驱动波形要求是双极性的且幅度都较大。所以CCD时序产生单元[3]产生的TTL信号需要进行电平搬移和放大。而CCD为容性负载,所以在高速驱动脉冲作用下会产生较大的瞬态电流,这就需要驱动电路具有足够强的电流驱动能力。当前以CCD驱动集成电路来实现CCD功率驱动可以满足一些相机要求。然而当CCD驱动波形为双极性时,单电源工作的驱动集成电路仍然需要外加电平搬移电路。当CCD的驱动波形电压幅度超出CCD驱动集成电路的工作电压时,这些驱动集成电路就不能满足要求了,所以本文在分析了CCD功率驱动电路及其要求的基础上,设计了采用分立元器件的较通用的CCD相机功率驱动电路。2 CCD功率驱动电路及其要求图1所示是典型的CCD相机框图。CCD相机一般由CCD感光芯片、CCD时序发生器、CCD功率驱动器、模拟处理前端、数字图像处理单元、控制器、电源部分以及外部光学成像系统等组成。从图中可以看出CCD功率驱动部分的作用是把CCD时序产生单元输出的各种转移脉冲信号进行功率放大,以满足CCD对驱动波形电压及电流以及时序的要求。驱动信号的好坏会对CCD的电荷转移效率产生较大的影响,从而影响成像的质量。 图1 CCD相机框图Fig.1 the block diagram of the CCD camera对功率驱动电路的要求是,波形电压摆幅满足CCD的要求,波形的上升和下降沿足够快以满足CCD的要求。由于CCD为容性负载,由下面电容模型的公式可以算出驱动器需要提供的瞬态电流。                        上面的计算中定义上升或下降沿的时间对应电平幅度的10%到90%,设边沿变化为线性的,负载为300pF电容,电压幅度为20V,上升或下降沿的时间为20ns,那么在边沿变化处会产生的电流为0.24安。在更高速的情况下电流将会更大。综上可见,对CCD功率驱动电路的要求是在较大电压摆幅情况下在快速的变化沿时能够提供足够大的瞬态驱动电流。因此CCD功率驱动器的温度往往较高[4],选择器件时要选择工作电流足够大的器件以满足要求。    表1列出了当前使用较广泛的几个CCD功率驱动集成电路。从表中我们可以看出EL7457的上升和下降沿的变化最快,而且它为双电源工作,因此不需要额外的电平搬移电路,但是EL7457的缺点是其工作电压范围较窄。注意,表中所列的电压-5~15V是表示正负电源的最大范围,实际上其正负电源的差值最大是15V[5],所以如果负电源为-5V时,正电源只能达到10V,只有负电源为0V时,正电源才能达到15V。且EL7457的负电源也只能达到-5V。EL7212的上升和下降时间和EL7457相近,但是其为单电源工作,在双极性的驱动波形情况下,需要另外的电平搬移电路。ICL7667也是单电源工作,上升和下降沿较慢,只能用在相对慢速的CCD相机中。表1 几个CCD功率驱动集成电路性能指标Tab.1 Performance of some CCD driver IC         3 CCD功率驱动电路分析与设计    根据上述对CCD功率驱动电路的具体要求,我们通过细致分析,设计了如下的电路形式。图中时序发生单元的时序信号用脉冲波发生器和等效内阻R2模拟,负载电容为C3这里设为300pF。 图2 CCD相机功率驱动电路图[!--empirenews.page--]Fig.2 the circuit of CCD camera power driving首先时序发生单元的时序信号经过电容C1和C2耦合到二极管钳位端,两个二极管D1和D2及两个电阻R1和R4用于把电容耦合过来的信号钳位到固定的电平。这里正电平为+10V负电平为-10V。其中二极管D1把信号钳位到正电平,使信号在正电平的基础上向下摆动。同理二极管D2把信号钳位到负电平,使信号在负电平基础上向上摆动。注意二极管的方向要正确。这样产生的两个信号就用于控制两个开关三极管的导通与截止。两个互补的三极管的集电极接在一起作为开关输出,注意若把发射极接在一起则为射极跟随器而非开关工作。当加在Q2基极的控制信号向上摆动时,三极管Q2就会导通,而这时加在Q1基极的信号恰处在高电平期间,因而三极管Q1截止,所以输出到负载C3的信号为低电平。同理,当加在Q2基极的控制信号为低电平时,三极管Q2截止,而这时加在Q1基极的信号恰以高电平向下摆动,因而三极管Q1导通,所以输出到负载C3的信号为高电平。因此,该电路为反相驱动电路。电阻R3可以控制加在负载电容的波形的边沿变化时间。在该电路中,二极管选用Philips公司的高速肖特基二极管,型号为BAT85/PLP[6]。其参数为:反向连续电压VR为30V,前向导通压降VF在前向电流IF为1mA时为320mV。反向恢复时间trr为4ns。三极管也选用Philips公司的开关三极管,型号分别为BSR14/PLP[7]和BSR16/PLP[8]。其中VCEO参数BSR14/PLP为40V,BSR16/PLP为60V。集电极电流IC参数BSR14/PLP为800mA,BSR16/PLP为600mA。这些参数都可以满足驱动波形电压范围宽,瞬态电流大的要求。上述电路的各个元器件参数是按照10MHz的像素转移时钟给出的,若为其他的转移时钟或频率有所变化,则可以修改上述参数,而电路结构形式不变化。4仿真及实验结果为了验证设计的正确性及合理性。上述设计的电路在Cadence公司的OrCAD PSpice AD软件下进行了仿真。仿真的结果也再次证明了设计电路的合理性。图3为仿真结果的波形图,从图中可以看出该电路为反相驱动,输出相对与输入有10ns左右的延时。输出波形在幅度上和边沿变化时间上均符合要求。 图3 仿真结果波形图Fig.3 the waveform of simulation result按照上述电路结构,我们采用对应的元器件搭建了相应的实际电路。实验的结果和仿真的结果基本一致。这表明此电路可以用在CCD相机中,这样可以降低成本提高可靠性。5结论本文的创新点是:以较少的分立元器件实现了高性能的CCD功率驱动电路,它可以用在传统CCD功率驱动集成电路在一些情况下无法胜任的场合。CCD功率驱动电路对CCD相机的性能具有较大的影响。而目前可供使用的CCD功率驱动集成芯片有时候需要外加电平搬移电路有时候无法满足电压摆幅等方面的要求,且实现时成本较高。为此,本文设计了采用分立元器件实现的CCD功率驱动电路。该电路相对于目前采用CCD专用功率驱动集成芯片实现的电路具有成本低、可靠性高、工作电压范围宽等优点。因此,当现有的驱动器集成电路不能满足要求时,可以使用该电路实现CCD相机的功率驱动。

    时间:2009-03-11 关键词: ccd 相机 驱动 电路设计 电源技术解析 功率

  • 基于CPLD的高帧频CMoS相机驱动电路设计

    1 引言    互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器具有功耗低,集成度高和易于控制等特点,其信噪比,光灵敏度和动态范围等性能可与成熟的电荷耦合器件(CCD)图像传感器相媲美,因此,CMOS图像传感器为发展微型化、数字化和多功化成像器件开辟了新思路。高分辨率、高帧频的CMOS图像采集系统在高速运动分析、高速物体追踪及高速变化过程罔像的获取等领域应用广泛。2 高帧频COMS相机电子学系统模块    相机电子学系统包括CMOS图像传感器焦平面板和驱动控制板,原理结构如图1所示。主要功能模块包括:CMOS图像传感器、LD0电源调整电路及滤波电路、时序电路、时钟电路、图像数据接口电路、RS422驱动电路,以及低压差分电路等。2.1 焦平面板    经滤波电路平台输出+5 V二次电源电压,冉经LD0电压调整电路输出+3.3V电压。该电压经滤波后向图像传感器及偏置电路提供电源。    MT9M413内部集成有10 bit A/D转换器(简称ADC),可直接输出3.3 V的数字信号。时序驱动板CPLD的端口电压为+3.3 V,因此两者之间可直接传输信号,无需电平转换电路。MT9M413含有10个输出通道,数据总线多达100条,因此采用微型板问连接器连接焦平面板和驱动控制板,以减小电路板体积和质量。2.2 驱动控制板    驱动控制板是相机控制系统的核心,其作用主要包括:产生MT9M413的丁作时序;FIF0读写控制;实现间接指令接口RS232(RS422电平);实现图像输出接口(LVDS电平)。驱动控制板的时序信号和控制信号通过FPGA实现,综合考虑速度、器件容量、工作温度、功耗及抗辐射能力等因素,选用Actel公司的APA600型FPGA,该器件内置2个锁相环,I/O电压为+3.3V,内核电压为+2.5 V,属于低功耗器件。2.2.1 MT9M413图像传感器工作原理    MT9M413是Micron公司的具有3.3V电源,1.31 M像素的CMOS数字图像传感器,其分辨率为l 280 H×1 024 V;主时钟为66 MHz时,帧频可达500f/s;动态范围为59 dB;快门时间范围为10μs~33 ms。片内集成10 bit自标定、全数字接口的ADC。MT9M413功能框图如图2所示,其功能组件包括:像元阵列、行地址选择逻辑、列放大器组、l 280个10位ADC模块、ADC寄存器和读出寄存器模块。    MT9M413的时序关系如图3所示。10位ROW—ADDR行地址总线输入选择读出的像素行,ROW_STRT_N信号开始从像素行读模拟数据,并数字化地存储在ADC寄存器中,当这一系列工作完成后,器件输出ROW_DONE_N信号。当DATA_READ_EN_N信号有效时,LD_SHFT_N信号低电平有效,从ADC寄存器开始向输出寄存器转移数字数据,DATA_READ_EN_N信号使输出寄存器使能。DATA_READ_EN_N置低保持两个时钟后。开始读取新像素行和转换循环。在新行转换同时允许读取先前转换的数字信号,因此行周期是从ROW_STRT_N信号开始到。ROW_DONE_N信号返回,或在LD_SHFT_N和DATA_READ_EN_N信号有效周期加两个时钟的时间。PG_N(PGl+PG2)信号同时置位整个像素阵列的光探测器进行光积分;TX—N信号同时为整个阵列的每一个像素转移光探测器的电荷到存储器,结束光积分。必须注意的是,在连续模式下,PG—N和rrx—N脉冲必须持续64个SYSTCLK时钟周期;在ROW—STRT_N为低电平时,ROW—ADDR地址总线才有效,且至少持续66个SYSCI.K时钟周期。通过增加光积分阶段的行转移脉冲个数调整曝光时间。对MxN阵列的CMOS器件.Ⅳ个行转移周期即可完成一帧图像的所有行转移。为了增大积分时间,可以增加行转移的数量,使得行转移脉冲个数大于Ⅳ,当然在第Ⅳ个转移周期之外的信号无效。    图像信号从10个通道同步读m,每个通道的位宽均为10 bit.每个通道所对应的像元编号如表1所示。    整帧图像输出需要128个时钟周期。随后将1。5通道合并成一路50 bit数据:6~10通道合并成一路50 bit数据,分别缓存在两个数据FIF0中.每个FIFO的容量为128 KxS0bit.并将上述两路信号传输给FPGA进行并.并转换,最后输m一路10 bit并行图像数据。2.2.2 FIFO读写控制    由于M’F9M413每个时钟周期可同时输出100位数据,必须经过FPGA并。并转换。转换成10位数据供LV:DS数据采集卡使用。为了避免丢失高速数据,必须在中间加入数据缓存器。该系统设计选用两片128 KxS0 bit的FIFO。它是一种高速、低功耗的先入先出型缓存器。2.2.3 基于VHDL硬件电路的实现    VHDL硬件描述语言支持自上而下的设计方法。根据自上而下的设计方法,确定输入/输出信号,同时根据时序划分功能模块,然后把所有的输入/输出信号分配到各个功能模块中,每个功能模块分别进行VHDL设计输入、功能仿真、后仿真。在各个功能模块实现各自功能后,例化到顶层设计中,完成顶层的VHDL设计输入、功能仿真、综合、后仿真。直至达到设计要求。部分VHDL硬件捕述如图4所示,其中R1是帧计数,R2是行计数。总曝光时间的计算公式如下:总曝光时间=Rl×行周期×l 024+(1 023一R2)×行周期。3 结语    该系统没计根据CMOS的时序要求.经仿真调试能够产生相应的驱动脉冲和偏置电压,并通过遥控数据的注入,实现了曝光时间的可调控制。

    时间:2009-01-14 关键词: cmos 相机 cpld

  • 联发科推山寨相机尚无明确时间表

        由于市场环境不同,“山寨手机之父”联发科很可能不会在数码相机领域内,复制其大获成功的手机模式。昨日,联发科首席财务官兼新闻发言人喻铭铎在接受本报采访时表示,联发科何时正式推出相机芯片产品,目前尚无时间表。   外界的解读不准确   在山寨手机之后,山寨数码相机大有兴起之势,因此“山寨手机之父”联发科对相机芯片的一举一动也引发了业内密切关注。   联发科不久前成立了数码影像开发处,此举被台湾媒体解读为,联发科今年下半年就要力推数码相机芯片以及数码相机的整体解决方案,以此在内地大举复制山寨手机的成功。对此,喻铭铎澄清,联发科并没有何时推出数码相机芯片的具体时间表,进军数码相机芯片市场是为了寻找下一个业务增长点,另一方面也考虑到拍照也是手机的一项重要功能。“拍照是手机重要功能之一,发展数码相机芯片技术,对于我们的手机业务会有很好的协同效应。”   资料显示,联发科去年手机芯片组出货量达1.5亿套,全球市场占有率近14%,仅次于德州仪器及高通,而在中国内地的市场占有率更是高达40%以上。   未必复制手机模式   在数字电视芯片和手机芯片领域,联发科的成功秘诀在于其Turnkey模式。联发科是否也会在相机芯片领域复制自己曾经的成功模式?喻铭铎对此的回答非常微妙:“联发科进入新业务领域时,必然选择的策略之一就是创新和差异化。”   他解释说,数码相机的产业环境、技术发展水准以及客户需求,都和手机领域不一样,联发科将在对这一领域的环境做出评估后,再决定采用何种策略。喻铭铎表示“把一个领域内的成功模式复制到另一个领域,未必会成功”。   目前日渐火热的山寨相机行业中,一些厂商不仅复制了Turnkey模式,还提供采购渠道、组装方式、甚至销售代理等。   本报记者 张奕    - 名词解释   山寨机与山寨机之父   去年底,国务院宣布取消手机生产核准制之后,市场上出现了大量非“名牌手机”,广州人将之称为山寨机。由于外观靓、功能多且价格低,山寨手机很快在全国流行。   这其中,联发科的“Turnkey”(交钥匙)模式的手机设计方案起了决定性作用。在山寨手机行业中,“寨主”们如此形容联发科带来的便捷。“买了它的芯片,再安上一个手机外壳就可以用了。”联发科目前已成为世界十大IC晶片设计厂商之一,并且是中国内地手机厂商的第一大芯片供应商。因此,联科发被戏称为“山寨手机之父”。 

    时间:2008-09-16 关键词: 联发科 山寨 相机

  • 相机内藏闪光电路图

    相机内藏闪光电路图

    该电路是由测光电路和闪光电路组成,如图所示。它适用于POPTICS(是一种普及型一体化相机)、富兰卡X-500、WIZEN-860S等相机。它由以下几部分电路组成: (1)VT1、VT2、测光元件RG(使用硫化镉CdS光敏电阻)构成测光电路。 (2)VT3、C1、T1等组成电感三点式振荡电路,完成直流低压→交流高压→直流高压的变换,为闪光灯供电。 元器件选择:VT1、VT2选用C945型三极管;VT3选用D965型三极管。LEDl、LED2、LED3分别选用Φ55mm红色、绿色、黄色发光二极管。RG选用CdS光敏电阻。其他元器件选用如图所示。    

    时间:2008-08-21 关键词: 相机 灯光控制 闪光电路

  • 手机相机的LED闪光灯驱动电路

    手机相机的LED闪光灯驱动电路

        每年市场上都要新增几百款手机,这些手机的基本功能都一样,那就是通信。手机的周边设计是增加手机附加功能、增加手机卖点以及新利润点的主要途径。不同手机的区别主要住于外围功能,譬如外观、屏幕颜色亮度、多媒体功能、蓝牙、照相机功能等。手机集成照相机功能是现在手机设计的必然趋势,手机相机的像素也越来越高。为获得更好的图像效果,手机相机的闪光灯功能也变得越来越重要。    目前的手机相机主要采用 LED闪光灯。闪灯用的LED只需要3.5~4.5V直流电压、120~250mA电流就可以发出2000~7500mcd的高亮度光。LED低压闪光灯电路简单、高效、省电,而且成本低、PCB面积小,特别适用于手机、数码相机和手持设备,很受手持影像产品市场的青睐。   LED闪光灯驱动控制正向电流方案   根据驱动电路的输出特性,LED闪光灯的驱动电路可分为恒压型和恒流型;按电路工作原理,可以分为升压电路和电荷泵电路。   LED是电流驱动型器件 ,其亮度与电流成比例关系。在恒压型驱动电路中,往往有一个电阻与LED串联,用来确定产生预期正向电流所需向LED提供的电压。这种方式有一个缺点,即LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化,从而无法保证流过LED的电流等于预设值,也就无法确保LED的亮度恒定。   在恒流型驱动电路中,通过检测串联在LED上电阻的电压来保证流过LED的电流恒定。这种方式可以消除正向电压变化所导致的电流变化,因此可产生固定的LED亮度。   由于手机电池电压的工作范围一般为3.6V~4.2V,而LED的正向电压一般为3V~4V,所以存低电压输入、高电压输出的时候,必须采用升压电路将电压升高以驱动LED。闪光灯驱动一般采用两种方式升压,一种是采用电感作储能元件的升压电路,另一种是采用电容作储能元件的电荷泵。   升压电路采用电感作为储能元件,其优点是效率相对较高。图l给出了升压电路的原理图。     现在市场的LED闪光灯驱动控制器都集成了控制电路和升压开关管,但是电感和用于续流的肖特基二极管还是外接的,这增加了电路的复杂性、成本和PCB面积。此外,由于闪光灯驱功电路、LED、显示屏、手机天线一般位于手机上端,与手机的射频电路靠得很近,所以有效防止驱动电路电感的EMI干扰也是很重要的问题。   电荷泵采用电容作储能元件,电荷泵不需要外接电感,因此不存在电磁干扰的问题。此外,整个解决方案所占PCB的面积也较小,但相对来说效率较低。由于闪光灯工作时间非常短,持续时间一般为100~300ms,所以效率对电池使用时间的影响不是太大。   LED闪光灯驱动电路设计   Sipex公司的基于电荷泵工作模式的闪光灯驱动芯片,SP6686、SP6685和SP7685支持的闪光灯电流分别为400mA、700mA和1.2A。由于它们的开关频率高达2.4MHz,所以输入输出电容和电荷泵电容的容值都可以选择比业内其产品低。这三款产品都脚对脚兼容,仅仅是电流的最大值不同。下面以SP6685为例讨论这些产品的特性和应用,图2是SP6685的应用电路图。     Sipex闪光灯驱动器系列产品的外围电路非常简单,仅仅需要三个电容两个电阻,其中Rsense和RSET来设置闪光模式和常亮模式的LED电流。   1.SP6685的常亮模式:   SP6685为恒流型驱动芯片,在常亮模式下FB管脚的电压50Mv(典型值),这样LED上的电流为:   ILED=50mV/Rsense   需要指出的是,由于FB的电压为50mA,所以即使通过满载200mA电流,Rsense消耗的功率为:   Rsense=50mV×200mA=0.01W   由此可见,仅用0603封装的SMD电阻就可以满足要求。但在恒压输出工作模式的驱动电路中,限流电阻必须选择较大的封装。LED的正向电压一般为3V∽4V,当输出电压为5V时,加在限流电阻上的电压为1V∽2V,假设闪光灯电流200mA,则限流电阻的功耗为:   PR=U×I=(1V∽2V)×0.2A=0.2W∽0.4W   这时必须采用4个1206封装的贴片电阻。相比采用一个0603电阻的SP6685,其PCB面积大大增加。   与恒压输出的电荷泵相比,SP6685具有效率方面的优势。电荷泵的效率η取决于输入电压Vin LED的正向电压Vf和升压倍数K(1X,1.5X,2X),其方程式为:   η=Vf / (Vin×k)   由于手机电池的工作范围3.6V∽4.2V,当输出电压为5V时,电荷泵必须工作在升压模式下,即K必须为或者2。而实际上,当输入电压高于LED正向电压Vf一定幅值时,电荷泵可以工作在1X模式下,这时的功率将大大超过1.5X和2X模式下的效率。   2.SP6685的闪光模式:   SP6685的闪光模式下的FB电压由RSET决定,计算公式如下:   VFB=(1.26V×RSET)×11.2kΩ   其中,1.26V是芯片内部参考电压,使内部限流电阻。这样,LED上的电流为:   ILED=VFB/Rsense   由于LED的电流不通过RSET,所以几乎不消耗功率,可以选择0603或者0402封装的电阻。在整个闪光灯驱动电路方案中,仅需要两个封装的电阻和三个0805封装的电阻,所需的PCB面积为5.4×3mm,具有业内最小体积。   综合所述,Sipex公司的闪光灯驱动系列产品具有很多优势,包括:采用电流控制模式,可以精确控制LED上的电流和亮度;外围器件最少,所需封装最小;开关频率最高,可以选择较小容值的滤波电容和电荷泵电容;   不需要电感,不会产生EMI干扰问题;可以工作在1X模式下并且反馈电压低至50mV,所以SP7685/6685/6686的效率在采用电荷泵模式的芯片中为最高;SP7685内置Timeout功能,在闪光模式下2.5秒后自动关机,从而保护LED,以免LED过热;提供业内最大驱动电流(达1.2A),并有700mA、400mA不同等级的驱动芯片供选择。

    时间:2008-05-03 关键词: 手机 LED 相机 驱动 电路 电源技术解析 闪光灯

  • 高性能智能相机系列(NI)

    美国国家仪器有限公司(National Instruments, 简称NI)宣布推出NI 1722和1742两款智能相机,为工程师和科学家提供了高性价比的机器视觉系统。NI智能相机是一种连接了工业控制器和图像传感器的嵌入式装置,并且集成了NI视觉软件。可直接在相机上实现图像处理,适用于局部定位、包装检查、集合检验以及1-D、2-D编码阅读等应用。 这两款全新智能相机自带NI  Vision Builder for Automated Inspection (AI)软件,这是一个无需编程、且用于设定、校准以及发布机器视觉应用的交互式软件。运用这个直接菜单化的软件,工程师可以创建复杂的机器视觉应用,它不仅合并了视觉算法,而且使用内置的状态图编辑器实现循环和跳转从而实现基于状态的执行。对于更加高级的应用,NI智能相机也可以集成NI LabVIEW 软件以及完整的NI图像处理和机器视觉算法库,例如 边缘检测、图形匹配、1-D 和 2-D读码和光学字符识别等。机器视觉应用只需要很少的修改就可以在平台间互用,这是因为LabVIEW和Vision Builder AI可以支持全系列硬件。 NI 1722有一个400 MHz的 PowerPC处理器,而NI 1742有一个533 MHz的处理器,它们都可专门用于苛刻的工业环境。运用于这两种照相机的单色VGA (640 x 480)图像传感器是一个高质量的Sony电荷耦合器。该相机还有内置工业I/O,包括两个光隔离数字输入和两个光隔离数字输出,一个RS232串行端口和两个包括Modbus TCP在内的支持工业协议的千兆以太网端口。 另外,NI 1742包括正交编码器支持功能和一个以NI直接驱动光源技术为特性的内置控制器。通过正交编码支持功能,工程师可以轻松地通过线性或旋转驱动系统来实现同步监测。NI直接驱动控制器有一个提供高达500 mA恒流电和高达1 A的闪光电流的内置LED照明设施。闪光灯可以在不伤害光源的条件下使光亮达到4倍。

    时间:2007-12-11 关键词: 相机 智能 ni 高性能 电源新品 机系

  • 使用超级电容驱动白光LED相机闪光灯(图)

    使用超级电容驱动白光LED相机闪光灯(图)

    目前,很多相机闪光灯使用大功率白光LED,为了达到足够的亮度,这些白光LED需要高达2A的驱动电流,这就要求电池必须能提供3.5A的电流达到100ms。传统的解决方法是采用电流控制模式升压转换器为LED提供2A的驱动电流和正向电压(一般是4.2V,最大可达到5.1V)。假定电池电压是    3.5V,效率85%,那么,电池的电流则等于:2A×5.15V/3.5V/85%=3.4A。而目前手机电池能提供的电流大约    0.8mA~1A,因此,拍照手机要想使用LED闪光灯,首先得解决闪光灯的驱动问题。 CAP-XX公司(www.cap-xx.com)采用超级电容器技术从而使得拍照手机可以使用大功率LED。这些超级电容器结合了高容量(1F或更大)和低ESR(<100mΩ)特性,可以提供LED需要的瞬间脉冲功率(11W),并同时保护电池端,不致于释放过高的功率。这些器件外型小巧,适合应用于空间有限的便携产品,如可拍照手机等。CAP-XX应用工程师提供了两套方案,可让拍照手机设计工程师加速电路设计。其一是利用升降压电路输出至超级电容器;另一结构是超级电容器与电池串接。   超级电容器位于升降压转换器的输出端(方案1)图1是该方案的方框图,图2是电路图。该电路的优势是超级电容器也可以用于其他如GPRS发射等高脉冲功率应用中。有两种工作模式:一种是Flash模式,升降压转换器给超级电容器充电至大约5.5V;另一种方式是Torch模式,超级电容器充电到GPRS需要的最适合的电压(一般情况下是3.6~ 3.8V),给LED提供较低的连续的驱动电流,一般为200mA。 图1 结构上,升降压稳压器给电容充电,而场效应管起放大触发功能 如图2所示,Flash模式中通过控制与64kΩ电阻串联的场效应管来选择升降压输出电压是到Flash模式还是Torch模式,这可以改变LTC3442反馈输入端的电阻分压器比值。该场效应管导通时是Flash模式,关断时是Torch模式。类似地,在选择LED闪光灯的电流时,也通过控制与856Ω电阻串连的场效应管来改变ST1851运算放大器+ve输入端的参考电压的电阻分压器的比值来实现。 升降压转换器必须具有限流功能,以便限制给超级电容器的充电电流过高或负载电流过大。下面是对这两种方式的具体介绍。 在升压转换器中,当功率首次使用后,从电感和功率二极管到输出端就会存在一个低阻抗通路。由于低ESR值和高容量,上电时输出端的超级电容器看起来就像一个短路。举例来说,假定电池阻抗是120mΩ,电池电压是3.6V,功率二极管上的正向压降是0.2V,电感的电阻是10mΩ,超级电容器的ESR值是40mΩ,在上电的瞬间,浪涌电流就是:(3.6V-0.2V)/170mΩ=20A,对于图2中的1.5F超级电容器,浪涌电流在255ms后仍将达到7A。LTC3442采用current mirror来感知输入电感的电流,当超过限定电流值时,关断Vin和电感之间的场效应管,这也是为什么选择使用LTC3442。通过设置RLIM=63kΩ来限定电池的平均电流为1A。 带负载时的额外电池电流升压转换器和超级电容器共同为负载提供电流,它们之间的比值是:升压转换器输出电流/超级电容器电流=超级电容器ESR/升压转换器阻抗。为了避免过分依赖超级电容器ESR和升压转换器阻抗的比值来限制电池电流,安全的做法是限制升压转换器的电流,因为当升压转换器的输出阻抗低时会导致额外的电池电流。 图2 方案1的电路图,从图中可见,无源元件的选值对电路性能很重要 在Torch模式下,通过与RF PA PWR并联的场效应管,超级电容器可以支持电池给GPRS模块以及其他大功耗电路供电,如图1所示。电池提供平均电流,超级电容器提供峰值电流,这样,在发射及通话过程中GPRS模块的供电电源就可以大大降低压降。 在Flash模式下,升压转换器需要选择电流限制值,以保证电池的最大电流在规定的范围内,而超级电容器则从Torch模式的电压(在图1、2中是3.6V)充电到5.5V。在Flash模式下,超级电容器从5V充电到5.5V所需要的时间少于LED的热恢复时间。如图2所示,LTC3442的最小输入电流限定值为1A,典型输入电流为2A,那么,给1.5F的超级电容器从3.6V充电到5.5V,且充电电流为1A,则所需时间为1.5F× (5.5V-3.6V)/1A=2.8s(或1.4s,充电电流为2A)。在Flash模式下,在闪光之间给超级电容器充电所需的最大时间为1.5F×(5.5V-5.0V)/1A=0.75s。一个典型的LED闪光灯在闪光之间的热恢复时间是2.5s。闪光脉冲的持续时间是由LED闪光灯的热恢复特性决定的,对于LED,在2A电流下,最大闪光脉冲持续时间是100ms。 在Flash模式下,超级电容器充电到5.5V,RF PA PWR场效应管关断以避免过压损坏GPRS模块或其他大电流功耗电路。因此,采用这种结构,在使用闪光灯时,手机不可能再与网络连接。但是,一般情况下,人们在拍照片时,不会同时接听电话,因此,这并不算个问题。 当手机从Flash模式切换到Torch模式时,超级电容器可以从5.5V快速放电到Torch模式电压(在图1中是3.6V),给LED闪光灯供电(在图1、2中,从超级电容器获得200mA电流)。一旦超级电容器放电到规定的电压,图1中的RF PA PWR场效应管将导通。注意,一个最大额定电压5.5V的CAP-XX超级电容器由两个单元串连而成。 图3 升压转换器调节超级电容器充电过程 超级电容的C值与ESR值可以按照如下方法选择(参考图2):● 设定闪光脉冲结束时的超级电容器的最终电压。根据Luxeon Flash LXCL-PWF1的技术手册可知,2A时,其典型正向电压是4.2V,ZXM64N02X FET的RDSON=50mΩ,感应电阻为  47mΩ,因此,输出电流是2A时,通过电路的压降大约为200mV,所以,超级电容器的电压最少为5V,该电路对所有正向电压为4.8V的LED都适用。● 设定超级电容器的充电电压(升压转换器输出电压)。额定电压为4.5V的CAP-XX超级电容器允许的最大电压是5V,但是,这是闪光脉冲结束时的最小电压,由于在Flash模式下,超级电容器仅工作在升压转换器电压下,因此,设定升降压转换器输出电压为    5.25V。这样做并不会明显影响超级电容器的使用寿命。拍照手机的逻辑电路应该有休息时间,用户不能让它一直工作在Flash模式。● 设定超级电容器的C值与ESR值。LED闪光灯闪光脉冲期间的压降包括IR压降+超级电容器的放电压降。在图1的例子中,IR=(2A-1A)×40mΩ=40mV,超级电容器放电到5.0V时压降为5.25V-5.0V-40mV=210mV。根据I=CdV/dt,此处I为常数,因此,可得C=(2A-1A)×100ms/210mV =    0.48F。可见,在图1中我们选择的CAP-XX GS216超级电容器有充足的余量。 图4 升压稳压器简化了拓扑结构,但是不能用于RF部分供电,触发电路保持不变   超级电容器与电池串联(方案2)图3所示为方案2的方框图,图4为方案2的电路图,图5是测试波形。在该方案中,超级电容器与电池串联。2A电流下,LED闪光灯获得10W的功率,但是,电池电流=LED闪光灯电流,因此,电池的功率比LED闪光灯需要的功率小得多。如果电池电压为3.5V,LED闪光灯电流为2A,则功率仅为7W,超级电容器提供了另外的3W,而文章开头给出的例子中,电池需向2A LED闪光灯提供高达12.25W的功率。在Flash模式下,启动升压转换器,超级电容器充电到大约5.5V,超级电容器的负极端接电池电压(3.3V~4.2V)。设计者就可以采用比方案1中更薄的超级电容器。在方案1中,升压转换器采用了限流,以便超级电容器在合理的时间内充电到5.5V,而在Flash模式下,超级电容器从5V充电到5.5V所用的时间少于LED闪光灯闪光之间所需的剩余时间。 同方案1不同的是,因为升压转换器的工作电压就是输入电压,因此,在上电瞬间不存在浪涌电流问题。我们选择Zetex ZXSC100作为升压控制IC,主要考虑它在设定最大电流时具有低成本和高精确性。ZXSC100的internal reference为25mV,用于Isense输入,所以,47mΩ电流感应电阻设定电流为  0.5A。如果电池电压为3.5V,则给图4中的CAP-XX GW118超级电容器充电所需时间为1.2F×(5.5V-3.5V)/0.5A =4.8s,充电到5.5V时,超级电容器需要1.2F×(5.5V-5.0V)/0.5A=1.2s的时间完成闪烁之间的放电,这个时间远小于LED闪光灯要求的热恢复时间,在闪光脉冲期间,升压转换器被关闭。 超级电容器的C值和ESR值可参照如下方法选择:● 闪光脉冲结束时超级电容器的最终电压为5V,同方案1一样。● 设定超级电容器的充电电压(升压输出电压)。单个CAP-XX超级电容器单元的工作电压是2.3V,如果能使LED闪光灯工作的电池的最小电压为 3.3V,那么,升压输出电压就是:3.3V +2.3V=5.6V。● 现在,设定超级电容器的C值和ESR值。LED闪光脉冲前期的IR压降为ILED×(ESR+电池阻抗),从图4可以计算出为2A×(30mΩ+125mΩ)=310mV,则超级电容器还需要放电5.6V -5.0V-310mV=290mV,以达到最终5.0V电压,这决定了C=2A×100ms/290mV=0.69F。所以,在电池阻抗为125mΩ、ESR值为30mΩ时,超级电容器的C值必须大于0.69F,以保证在闪光脉冲结束时电压为5.0V,CAP-XX GW118显然有很大余量。 图5 测试波形表明闪光期间的大电流并没有对电池电压有太多影响 图5所示为图4电路的电压和电流波形,我们用GW101(600mF,80mΩ)替换了CAP-XX GW118,让升压转换器在闪光脉冲期间保持打开状态。电池除了提供LED闪光灯所需的2A电流,还提供超级电容器的充电电流200mA,总共是2.2A。LED在每个闪光脉冲时获取10W功率:电池提供7.7W,剩下的由超级电容器提供。 图6所示为不同的供电方案下的电池电流的对比。没有超级电容器的方案中由升压转换器的输入端的电池为LED供电,从图中可以看出,其典型电池电流和最大电池电流与LED的正向电压范围相关。方案1中,电池电流是恒定不变的,其大小由升降压转换器的输入限定电流决定;方案2中,电池电流等于LED的电流,但LED的功耗远大于电池功率,由超级电容器提供额外的功率。

    时间:2007-12-10 关键词: LED 电容 相机 超级 驱动 电源技术解析 闪光灯 白光 使用

  • 基于DSP和CPLD的智能相机系统设计与研制

    基于DSP和CPLD的智能相机系统设计与研制

    摘要:嵌入式实时图像处理技术是目前结合图像处理、模式识别、传感器以及微电子等多学科门类的一门前沿技术。在电子技术迅猛发展的推动下,嵌入式实时图像处理也成为可能。在目前的电子技术条件下,作者结合DSP技术、CPLD/FPGA技术,以及图像处理技术、传感器技术等,开发设计出一种实用的嵌入式实时图像处理系统——工业用智能相机,实现了产品质量的自动检测和分类。 关键词:DSP  CPLD/FPGA  图像处理  智能相机  0、 引言:在工业生产中,生产设备的自动化程度在很大程度上决定着生产的效率。同时,高技术高科技的生产设备,对提高产品的档次也有很大的作用。在工业生产现场,有许多工作是重复简单的劳动,或工作环境是不适合人进行处理的。这时,可以设计一种智能仪器,代替人进行这种简单重复的工作或在恶劣的工作环境下进行工作。智能相机系统就是这样的一种自动化仪器。它以其工作效率高、性能稳定、能适合复杂和恶劣的工作环境而越来越受到工业生产的重视。本文将介绍一款用于工业生产现场产品质量控制的智能相机的设计方案,并给出该相机的实际工作情况。1、系统整体设计:       进行相机系统设计,首要考虑的问题是工业现场生产速度和相机处理速度的匹配问题。系统的整体设计必须以需要处理的数据量为基础来选择需要的处理器类型、外围接口元器件工作速度、以及选择传感器的型号和参数等 。工业生产速度一般以每分钟多少个产品来计算,必须将其换算为以秒为单位。综合各方面的因素,在本智能相机系统设计中,图像传感器采用美国国家半导体公司(National Semiconductor)生产的CMOS单色VGA格式图像传感器LM9617 ,系统的逻辑控制和地址发生器则采用LATTICE公司生产的CPLD ispLSI1048C ,中央处理器采用美国德州仪器(TI)公司的高速数字信号处理器TMS320VC5402 ,显示器件则采用台湾元太公司生产的液晶显示屏PD064VT5 。在传感器和图像缓存间采用LVDS电平转换以提高长距离传输时的传输能力和抗干扰能力。在选定系统各部分的工作器件后,对系统的整体结构设计如图1所示。图1  系统整体结构简图       由传感器输出的图像数据和对传感器的控制信号,经过LVDS电平转换后,分别送入到CPLD逻辑缓存控制单元和传感器。CPLD在DSP的控制下,完成对图像的缓存和传输以及传感器的配置。中央处理器DSP对缓存图像进行处理,完成后,将处理结果图像写入到显示缓存中。当处理结果写入完毕后,由显示驱动控制器完成处理结果图像的显示。2、系统各部分及功能描述:(一)、图像传感器单元:图像传感器主要完成光信息信号向电信号转换,从而获得图像信息。考虑到普通的工业生产线的工作情况,在本系统中,图像传感器采用美国国家半导体公司(National Semiconductor)生产的CMOS单色VGA格式图像传感器LM9617,其工作电压为3.3V,有效像元为648×488,像素尺寸可 。在时钟频率为48MHz时,输出图像为30FPS。由于采用了CMOS工艺,传感器的输出直接是图像的数字信号,输出的图像数据可以是8位、10位或12位。其控制和工作方式配置是在DSP的控制下,通过CPLD和传感器的I2C总线来完成。该CMOS图像传感器采用PLCC48封装 ,其管脚定义和典型应用电路如图2所示:图2  LM9617引脚和典型应用电路从典型应用电路图可以看出,该传感器外围电路简单,只需少量的阻容元件就可以完成传感器电路的设计。其控制和寄存器的配置通过传感器的相机控制引脚和串行总线(I C)控制引脚进行,也显得简单方便。(二)、逻辑和控制单元:       由于传感器产生的图像数据量很大,每秒产生的数据量为648×488×30Byte,在考虑中央处理器DSPVC5402的处理速度的情况下,决定对图像采取双路缓存,分路处理技术。进行图像缓存时,采用CPLD来实现地址发生器和逻辑控制功能。在本系统中,地址发生器和逻辑控制单元采用LATTICE公司生产的大规模复杂可编程逻辑器件ispLSI1048C来完成。ispLSI1048C是具有8000逻辑门,96个I/O口,12个专用输入口,四个时钟输入口,内部具有288个寄存器和48个GLB单元,其工作时钟可达50MHz 。缓存时,存储器的地址和数据隔离均由1048C来实现。同时,当DSP从缓存中读取数据时,数据信号和地址信号的隔离也由1048C来实现。另外,缓存通道的读写控制逻辑是在DSP的主控下,由1048C来完成,并实现和DSP进行数据缓存的通信。该部分的设计如图3所示:图3  逻辑控制单元结构简图       系统上电初始化后,由DSP向1048C发出写图像命令,1048C接到命令后,先根据场信号判断是否为一帧图像到来,然后根据像素时钟和行信号产生地址,对图像进行缓存。当一幅图像缓存完毕后,向DSP发出图像缓存完毕信号。DSP在接到图像缓存完毕后,一方面,控制1048C继续对下一帧图像进行缓存,另一方面,对缓存完毕后的图像进行检测。(三)、中央处理单元:       中央处理单元是系统的核心部分,它涉及到系统工作效率、稳定性等问题。在综合考虑系统的处理速度、数据量、控制复杂度、系统设计复杂性、算法复杂性以及系统成本等因素后,本文选用美国德州仪器公司(TI)生产的高速数字信号处理器TMS320VC5402作为中央处理器,其工作频率可以达到100MHz,指令运行可达100MIPS ,能满足通常数字信号处理的需要。图4  中央处理单元结构简图       在系统设计时,对DSP程序进行了优化设计,其程序储存器采用Atmel 公司生产的FLASH AT29LV020 ,其大小为256K×8Bit,在运行时采用8Bit并行加载模式进行加载。同时考虑到要对处理结果进行实时显示,并考虑到显示过程,系统设计时采用了1M×8Bit的显示缓存。并将该缓存作为了系统的数据缓存器,在设计时将该部分缓存加在了显示控制部分,中央处理单元部分的结构如图4所示。(四)、显示控制单元:       图像显示部分采用液晶显示屏来完成。液晶显示具有稳定可靠、功耗小、结构紧凑、显示内容丰富的特点,在嵌入式系统的开发设计中常用来作为人机界面并获得了广泛的应用。在本系统中,要显示的是灰度位图,根据实际情况,图像的灰度级控制为256级,即8Bit。由于目前市场上没有能显示256灰度级的液晶屏,在系统设计时,采用了台湾元太公司生产的6.4’真彩色液晶屏PD064VT5,分辨率为640×480,刷新率为60Hz,其显示可达256K 色。在设计时,根据RGB到YUV的转换,将液晶屏的G通道和B通道并行接到了R通道上,实现了显示64级灰度图。驱动控制器由作者自行开发,其结构如图5所示。图5  显示驱动控制单元       设计显示驱动控制电路时,控制和逻辑发生器、地址发生器单元仍采用1048C来实现,帧缓存器I和II的容量均为512K×8Bit。在显示时帧缓存器I和II是作为显示缓存来使用,在进行算法处理时,帧缓存器I和II则是作为数据缓存来使用。其逻辑控制均采用1048C来完成。电源部分是系统中较重要的部分。整个系统采用线性电源供电。其中,传感器采用3.3V供电,CPLD1048C采用5V供电,DSP采用电源模块TPS767D301供电,液晶显示屏则采用5V和12V混合供电。这里不再详述。3、系统实现:       在完成整个系统的设计后,我们对系统进行了实现,并将该智能相机系统应用在了纸品质量监测线上,主要完成纸品中瑕疵点或污渍点的检测。如发现纸品表面存在瑕疵,则给出纸品不合格信号。在图像处理算法并不复杂时,系统可以做到实时工作,到达30FPS。在添加一些较复杂的处理算法后,系统可以工作在15FPS,换算到工业生产速度为900个产品每分钟。这在一般的工业生产中,已经完全能满足生产需要了。图6给出了应用在检测线上后,检测出不合格纸品的一个典型例子:                    (a)原始污渍图像                (b)检测算法处理结果图6  检测结果       在检测结果中,给出了瑕疵或污渍点的大小和位置信息,并根据实际要求,给出该单个产品是否合格的信号。4、结论:       智能相机是国内一门新兴的实时图像研究处理方向,它结合实时图像处理、微电子技术、传感器理论等多门学科,其设计和应用具有一定的难度和复杂性。但由于其具有广阔的应用前景,必将越来越受到人们的重视。       本文给出了一种较通用的智能相机的设计方案并实现了整个系统的硬件和软件设计,实践证明,该方案切实可行,按照该方案研制的相机系统工作速度快,性能稳定可靠,并已取得了实际应用。参考文献:[1] Data Sheet of: LM9617 Monochrome CMOS Image Sensor VGA 30 FPS. NationalSemiconductor Corporation. March, 2001.[2] Data Sheet of: Specifications for ispLSI 1048C. Lattice Semiconductor Corporation. August  2000.a[3] Data Sheet of: TMS320C54XDSP Cpu &Peripherals. TI.  April, 1999.[4] Data Sheet of: 2-Megabit 3-volt Only Flash Memory AT29LV020. Atmel Corporation.  May, 2002[5] Data Sheet of: Technical Specification Model NO.: PD064VT5. PRIME VIEW  INTERNATIONAL CO.,LTD. May,2004.[6] 李刚.数字信号处理器的原理及其开发应用.天津:天津大学出版社.2000.4。[7] 王沛,李玉山,林裕伦.IEEE1394视觉系统中DSP控制处理器的软硬件设计.电子技术应用.2004.12.

    时间:2007-09-11 关键词: 德州仪器 系统 DSP 相机 cpld 智能 研制 电源技术解析 基于 设计

  • 瑞萨 发布相机电子闪光控制的200A IGBT

        瑞萨科技公司(Renesas Technology Corp.)宣布推出用于嵌入移动电话和数码相机(DSC)的相机电子闪灯(Strobe)控制的RJP4004ANS IGBT。RJP4004ANS采用业界最小的VSON-8(超薄小外形无铅8引脚封装,瑞萨封装代码)封装,具有处理高达200A大电流的能力。样品交付将于2007年6月从日本开始。     RJP4004ANS可提供以下特性。 (1)业界最小的封装,具有200A的大电流能力     VSON-8是业界最小的封装,尺寸仅为3.0mm×4.8mm×0.95(最大)mm。在2.5V低电压驱动条件下,其额定电流为200A。RJP4004ANS的200A额定电流高于上一代产品RJP4002ANS 150A额定电流的30%。这将有助于实现更加小巧的电子闪光单元。 (2)完全无铅     与上一代产品RJP4002ANS一样,新型RJP4004ANS可提供最高水平的可靠性,而且是一种环保产品,包括内部焊料在内完全不含铅。 <典型应用> •移动电话相机、数码相机、便携式数字摄像机、小型电影相机等的电子闪光单元。

    时间:2007-05-16 关键词: 发布 瑞萨 电子 相机 igbt 控制 200a 闪光 电源新品

  • 基于DSP的高速线扫描相机的实现

    基于DSP的高速线扫描相机的实现

    摘   要:本文设计了基于DSP的高速线扫描相机。该相机以TMS320C6201为核心,实现了图像采集和视觉信息获取。从CCD 模拟图像数据采集、DSP 数据处理、时钟和控制信号产生以及电源和数据输出电路设计等方面,详细阐述了设计思想和实现方法。关键词:DSP;CCD;线扫描相机;LVDS接口     现代化生产和科学研究对图像采集系统的要求日益提高。高速线扫描相机作为数字图像采集、传输的前端设备,其扫描的速度和质量很大程度上决定了整个系统的性能。市面上的线扫描相机非常昂贵,因此有必要开发物美价廉的高速线扫描相机。    设计高速线扫描相机,包括相机本身的硬件结构和相机操作的相关软件两部分。从相机的结构上看,线扫描相机作为图像采集和视觉信息获取设备,其主要功能是将光学图像信号转换为数字图像信号。一般来说,它由光学成像部分、光电转换部分(由模拟光信号转换为模拟电信号)及A/D转换等部分组成。光电转换部分一般由固体图像传感器来实现。           图1 相机的系统结构图 图2 相机内部CPLD生成时钟信号和控制信号功能框图    图3   DSP相机工作流程图 TMS320C6201简介    TMS320C6201主要由三大部分组成:CPU、外围设备和存储器。C6201的地址总线为32位,所以寻址范围达到4GB,其存储器空间可分为四部分:片内程序空间可以用作Cache、片内数据空间、外部存储空间和内部外围设备空间。可通过对五个BOOTMODE的设置灵活设定各空间的地址范围。片内数据RAM包括四个8K×16bit块,这些块交织在一起,使得CPU同时访问数据RAM 的两个不同块而不会发生冲突,提高了数据并行读写的能力。对于较大的程序,片内程序RAM可当作Cache来存储经常使用的代码,减少对片外的访问次数,从而提高程序运行速度。与常见的芯片不同,C6201有八个功能单元,分为两组,每组包括一个乘法器Mn和三个算术逻辑运算单元Dn、Sn、Ln。它们分别进行乘法运算、加减运算、线性和环形地址计算以及算术逻辑运算。因为输入/输出端口相互独立,所以8个运算单元可实现并行处理。每组运算单元对应一条数据路径,可以用作环形地址计算。 线扫描相机的设计与实现    本线扫描相机的系统结构如图1所示。CCD 模拟图像数据采集部分    该部分包括CCD传感器和CCD信号处理通道芯片。主要有图像传感器IL-P1-4096和CCD信号处理通道芯片VSP2254构成,其主要作用是将模拟的光分布信息转换为数字图像数据。该部分电路接收来自CPLD提供的各种工作时钟和各种采集控制信号,输出的是相应的数字图像数据。DSP 数据处理部分    该部分包括数字图像数据的缓冲芯片、处理芯片和处理后的数据暂存芯片。该部分的主要作用是对由图像采集部分送来的数字图像数据进行处理,并将处理后的数据存入相应的存储单元。该部分由DSP芯片TMS320C6201、FIFO数据缓冲电路、双端口RAM等芯片组成。该电路中FIFO数据缓冲电路除接收来自CPLD的写入时钟、写入控制信号外,还要接收来自DSP芯片的读出时钟和读出控制信号。FIFO数据缓冲电路的输入连接的是CCD通道处理芯片VSP2254,其输出在DSP的控制下送到32位内部数据总线。DSP根据不同的工作模式向CPLD提供不同的控制信号,这些信号在CPLD的内部经相应的逻辑处理后,作为其他各部分的控制信号。DSP芯片还要为双端口RAM提供相应的读写控制信号,为其数据传输提供相应的DMA服务。双端口RAM一方面接收来自DSP的已处理的图像数据,另一方面为数据的传输提供准备。双端口RAM是在DSP芯片和CPLD逻辑电路双重控制之下工作的。时钟和控制信号生成电路    该部分包括 CPLD时钟生成逻辑电路和控制逻辑电路。电路主要由CPLD芯片LC4128V100及其外围电路构成。相机的时钟电路主要实现两部分功能:一、提供相机工作时所需的基本时钟,这里面包括CCD传感器工作所需的时钟、为CCD信号处理通道提供的工作时钟(即 CCD信号前肩采样时钟SHP、CCD信号后肩采样时钟SHD、CCD信号哑元屏蔽时钟CLPOB、CCD信号黑电平衔位时钟CLPDM以及数据转存时钟ADCCK)、为输出电路提供的输出同步时钟DIR-STROBE和输出行有效同步时钟DIR-LVAL以及为C6201提供50MHz的工作外频(该时钟在C6201内部经4倍频之后输出200MHz,作为DSP工作主频)。二、和DSP输出的控制信号一起组成组合逻辑电路,实现DSP芯片对外围电路的控制(包括对闪存芯片AT49LV409、双端口RAM芯片IDT70V261S、FIFO芯片IDT723635以及外部接口电路和CCD信号采集电路的控制)。从以上的时钟和控制信号生成电路的功能来看,用来实现其功能的可编程逻辑芯片在性能上要满足一定的要求。从延时上来看,由于内部的访问基准时钟为200MHz,要求芯片引脚间的延时要小于5ns,且时序的可控性要好。从容量上看,要有足够多的宏单元来实现上述的功能。控制功能框图如图2所示。电源和数据输出电路    该部分包括 CPLD地址生成电路和LVDS数据上传电路,其作用是为相机提供工作需要的电源和完成与PC之间的通信(这里包括将处理好的图像数据上传给PC,接收PC的控制信号等)。电源电路为整个相机提供+5V、-5V、+1.8V、+3.3V、+15V等几组电源。其中+5V是整机工作的主电源。    基于水平扫描线技术采集图像的数据量比较大,要实时、快速地将大数据量的图像上传给计算机,对数据传输接口的传输速率要有一定的要求。当前的几种计算机接口,即能满足快速通信要求,又可易于在设计中使用的是LVDS接口。而且该接口的驱动能力很强,能双向高速地传输数据。芯片DS90C31B和DS90C32B是专门用于LVDS接口的数据收发配对芯片。DS90C31B是数据发送芯片,DS90C32B是数据接收芯片。这两种芯片的控制非常简单,数据传送速率可达到155.5Mbps(77.7MHz)。但在电路连接时为抑制信号的反射和平衡差分信号,要在每组信号回路中接入100的电阻。 线扫描相机的工作模式及流程    对相机的工作模式进行综合考虑,以适应不同的工作环境要求,其工作模式分为:主动实时采集、主动非实时采集、被动实时采集、被动非实时采集等四种。限于篇幅,各工作模式不在此详述,线扫描相机的工作流程见图3。 结语    本文所提出的高速数字相机设计方案总体上是可行的,能够实现动态图像的采集。

    时间:2006-07-31 关键词: DSP 相机 实现 电源技术解析 基于 高速 扫描

  • 手机相机的低压闪光灯设计

    手机相机的低压闪光灯设计

        手机的周边设计是增加手机附加功能、卖点和新利润的主要方法。每年推出的数百种新款手机,无非是改变或增加了手机的外观形状和颜色、键盘灯和显示屏的颜色和亮度、声音重现的方式和质量、铃声和弦的变化、拍照、上网、接收电视和电台以及播放MP3的功能等等。手机增加拍照功能几乎成了手机新设计方案的必然趋势,目前市场上的手机相机大多是选用30万像素VGA格式的CMOS镜头,100万至200万像素的CMOS镜头已经成为当前手机设计的主流。为了给手机相机拍照时补光,闪光灯也就成了手机的必需品。    以高亮度LED为闪光灯源的低压闪光灯电路简单、高效、省电、低成本、占PCB面积小,特别适用于手机、数码相机和手持设备。 图1   借助于电感器的升压电路 图2   借助于电容器升压的电荷泵电路 (a) 借助于电感器的升压电路      (b) 借助于电容器升压的电荷泵电路图3   两种不同升压方法的实验PCB板图 Flash LED的选用    选用LED闪光灯的第一要点是高亮度和能通过大电流。LED发光的亮度与通过电流成正比:用在手机键盘的LED,其使用电流大约是7~12mA,其亮度大约是20~40mcd;用在STN-LCD屏背光的LED,其使用电流大约是14~20mA,其亮度大约是100~1000mcd;而用作闪光灯的LED,其使用电流大约是120~250mA,其亮度大约是2000~7500mcd。由此可见,手机上不同用途的LED,其性能也是完全不同的。    闪光灯用Flash LED选用的主要技术参数是:1) 亮度(Iv),目前产品能达到的最高亮度大约是7500mcd ;2) 脉冲峰值电流(IFP),一般要求100~400 mA ;3)封装,一般是5.2×5.2×2.5mm3。    随着LED技术的突飞猛进,用作闪光灯的Flash LED 技术参数提高很快。早期的Flash LED为了提高亮度在一个芯片封装中放入5个管芯,随着单颗管芯亮度的不断提高,分别出现4个、3个,乃至2个管芯。Flash LED的主要技术参数是亮度、视角、前向电压、前向电流、功耗、峰值电流、管芯数量和外形尺寸。常用Flash LED的性能如表1所示。 Flash LED驱动电路设计    手机相机的低压闪光灯电路设计本着高效、低成本、占位面积小的原则来选择Flash LED的驱动IC。要求驱动IC能在低电压下输出150-300mA电流,周边使用的器件要少,这样可以有效地减少PCB板的面积;要将手机锂电池不稳定的低电压转换成稳定的4~5V和能输出150~300mA电流的Flash LED驱动工作源。就目前的IC来说,有两种可以考虑,一种借助于电感器的升压电路(见图1),另一种借助于电容器升压的电荷泵电路(见图2)。它们的实验PCB板如图3所示。为了演示方便,实验PCB板用按钮替代触发IC。选用电容器升压的电荷泵电路比较经济,PCB板上除了电荷泵和Flash LED两个IC外,只需要三个电容器、两个电阻器和一个0.5A电流的MOSFET,占用PCB板面积较小;选用电感器的升压电路,除了升压和Flash LED两个IC外,还需要一个电感器、一个肖特基二极管和数个电容器、电阻器。从手机的特殊应用来考虑,手机的LCD显示屏和相机镜头、闪光灯都位于手机的上方,与射频电路靠得很近,因此如何防止幅射和串扰十分重要。 结语    手机相机用低压闪光灯电路的设计关键是选择高亮度的Flash LED和能够节省能源以及生产成本的驱动IC。综上所述,SLMW250 Flash LED 和电荷泵IC升压电路是比较理想的选择。

    时间:2006-07-23 关键词: 手机 相机 低压 电源技术解析 设计 闪光灯

  • 手机相机的低压闪光灯设计

    手机相机的低压闪光灯设计

        手机的周边设计是增加手机附加功能、卖点和新利润的主要方法。每年推出的数百种新款手机,无非是改变或增加了手机的外观形状和颜色、键盘灯和显示屏的颜色和亮度、声音重现的方式和质量、铃声和弦的变化、拍照、上网、接收电视和电台以及播放MP3的功能等等。手机增加拍照功能几乎成了手机新设计方案的必然趋势,目前市场上的手机相机大多是选用30万像素VGA格式的CMOS镜头,100万至200万像素的CMOS镜头已经成为当前手机设计的主流。为了给手机相机拍照时补光,闪光灯也就成了手机的必需品。    以高亮度LED为闪光灯源的低压闪光灯电路简单、高效、省电、低成本、占PCB面积小,特别适用于手机、数码相机和手持设备。 图1   借助于电感器的升压电路 图2   借助于电容器升压的电荷泵电路 (a) 借助于电感器的升压电路      (b) 借助于电容器升压的电荷泵电路图3   两种不同升压方法的实验PCB板图 Flash LED的选用    选用LED闪光灯的第一要点是高亮度和能通过大电流。LED发光的亮度与通过电流成正比:用在手机键盘的LED,其使用电流大约是7~12mA,其亮度大约是20~40mcd;用在STN-LCD屏背光的LED,其使用电流大约是14~20mA,其亮度大约是100~1000mcd;而用作闪光灯的LED,其使用电流大约是120~250mA,其亮度大约是2000~7500mcd。由此可见,手机上不同用途的LED,其性能也是完全不同的。    闪光灯用Flash LED选用的主要技术参数是:1) 亮度(Iv),目前产品能达到的最高亮度大约是7500mcd ;2) 脉冲峰值电流(IFP),一般要求100~400 mA ;3)封装,一般是5.2×5.2×2.5mm3。    随着LED技术的突飞猛进,用作闪光灯的Flash LED 技术参数提高很快。早期的Flash LED为了提高亮度在一个芯片封装中放入5个管芯,随着单颗管芯亮度的不断提高,分别出现4个、3个,乃至2个管芯。Flash LED的主要技术参数是亮度、视角、前向电压、前向电流、功耗、峰值电流、管芯数量和外形尺寸。常用Flash LED的性能如表1所示。 Flash LED驱动电路设计    手机相机的低压闪光灯电路设计本着高效、低成本、占位面积小的原则来选择Flash LED的驱动IC。要求驱动IC能在低电压下输出150-300mA电流,周边使用的器件要少,这样可以有效地减少PCB板的面积;要将手机锂电池不稳定的低电压转换成稳定的4~5V和能输出150~300mA电流的Flash LED驱动工作源。就目前的IC来说,有两种可以考虑,一种借助于电感器的升压电路(见图1),另一种借助于电容器升压的电荷泵电路(见图2)。它们的实验PCB板如图3所示。为了演示方便,实验PCB板用按钮替代触发IC。选用电容器升压的电荷泵电路比较经济,PCB板上除了电荷泵和Flash LED两个IC外,只需要三个电容器、两个电阻器和一个0.5A电流的MOSFET,占用PCB板面积较小;选用电感器的升压电路,除了升压和Flash LED两个IC外,还需要一个电感器、一个肖特基二极管和数个电容器、电阻器。从手机的特殊应用来考虑,手机的LCD显示屏和相机镜头、闪光灯都位于手机的上方,与射频电路靠得很近,因此如何防止幅射和串扰十分重要。 结语    手机相机用低压闪光灯电路的设计关键是选择高亮度的Flash LED和能够节省能源以及生产成本的驱动IC。综上所述,SLMW250 Flash LED 和电荷泵IC升压电路是比较理想的选择。

    时间:2006-07-23 关键词: 手机 相机 低压 电源技术解析 设计 闪光灯

  • Rabbit3000与HElOlO 图像传感器构成的网络相机

        在家用报警系统、工业监控、智能小区中,由于原有的系统一般只能采集相关数据,然后按专有的或特定的网络传送。在应用中,用户常常反映有两大缺点。其一,不能看到现场图像。其二,监视限于特定专网,比如通过局域网、电话网、视频线监控网等。因而通过Internet进行网络摄像的需求十分迫切。 1 系统构成     网络相机系统结构如图l所示,MEl010是10万像素的CMOS图像传感器芯片,Rabbit3000模块基于Rab-bit3000单片机。该单片机基于Z80内核,最高时钟频率可达54MHz,有6个高速串行口和56个I/O口,直接驱动512KB SRAM、512KB Flash,通过以太网接口进行网络传输时.TCP传输速率可达到6Mb/s。美国Z-World公司提供的Dynamic C开发工具提供了TCP协议栈函数支持, 以及C、汇编混合编程的功能, 非常适合网络应用。    网络相机实现以下功能: 直接驱动MEl010 CMOS摄像芯片摄像,并进行图像处理,同时内置一个微型WEB服务器,用户可以在因特网上访问WEB页。通过CGI接口进行静态图像拍摄, 如增加SOCKET接口,也可通过Activex控件拍摄动态图像。可选择160×120彩色、320×240黑白两种图像格式。 2 CMOS摄像芯片的控制2.1 MElO1O的结构及拍摄    南京微盟电子的MElOlO CMOS图像传感芯片最大可拍摄352×288的彩色及黑白图像,内部功能框图如图2所示。     该芯片的工作原理:通过Samp、SampG脚进行采样控制,即拍摄图像。拍摄后该芯片把图像各点的模拟电压存入缓冲区中,形成一个最大352×288的像素数据阵列,单片机可以通过改变行列地址ADR(8..O)逐点访问图像缓冲区。该图像缓冲实际上是把每个像素的光感应电压存入一个小电容中,通过在ADC Clk脚输入时钟脉冲,MElO1O在ADCclk的低电平期间进行模数转换,上升沿输出。然后单片机即可以从数据口ADCount(7~0)中读出对应行、列地址的像素数据。其中行与列地址共用9条地址线,由XYSEL脚产生的脉冲切换。    具有图像缓冲区是MElO1O最大的特点,一般的CMOS传感器都必须用CPLD将图像数据以很快的速度送人RAM存储,通常为13MB/s左右,再由单片机来读取,因而接口比较复杂。MElO1O的这一特点使得Rab-bit3OOO可以直接读取,结合Rab_bit3OOO强大的网络功能,从而构成了具有特色的网络相机。    拍摄时序如图3所示。 2.2图像的读取    使Rabbit3OOO单片机的PEl,PF(7~O)与MEIOIO的地址线ADR(8~O)、PA(7~O)与数据线ADcount(7~O)相连,PB7与模数转换时钟ADCclk相连。现在以读取16O×1 2O彩色图像的一行为例,介绍读取过程,程序用汇编实现,以加快图像读取速度。读取图像时序如图4所示。     #asm debug    readoneline:: ;读入一行数据    ;读取到linbuf中    1d hl,linebuf ;指针hl指向linebuf    ld de,16O ;一行16O像素    ld C,    rp _read:    :ADC clk    ioi lda,(PBDR);产生ADC时钟    res O,a    ioi ld(PBDRl,a    set O,a    iOi ld(PBDR),a    ioi lda,(PADR)    ;从PA读入数据    ld (hl),a    ;读入数据到linbuf,指针hl指向llnbuf的对应位    inc hl ;指针下移    inc c ;计数器加1    ld a,c    ioi ld(PFDR),a;地址加1    dec de ;读完160像素    jr nz,rp_read :否则读下一个    ret    #endasm 3 图像处理3.1 FPN的消除     由于CMOS图像传感器会产生固有噪声FPN(Fixed Pattern Noise),MElO1O要求用软件来完成噪声消除处理,否则拍出的图像表面将叠加许多细碎的色点,这些噪声点的位置大小颜色是固定的,由CMOS图像芯片及电路本身所决定。     FPN消除的方法是在正式拍摄前,先拍摄一张曝光时间接近于O的图像,由于FPN的存在,虽然感光接近于O,但该图像并非是均匀的全黑照片,而是会出现些彩色噪声点。将此图像存在内存中,作为参照,照一张图像,都与这张参照图像相减,从而消除FPN.3.2彩色插值    读出并经FPN消除后的数据实际上是RGB阵列,MN1O1O通过在感光面上蒙一层RGB彩色滤镜(可选择,若无滤镜即为黑白芯片)实现彩色功能,滤镜排列如图5所示,这是一般图像传感器使用的Mosaic Bayer滤镜,从O行算起,偶数行排列为RGRGRG…… 奇数行排列为GBGBGB……    因此每一点的数据只代表该点的一种颜色光强度值(灰度值),还需根据相应算法进行彩色化插值处理。利用周边像素的信息,“猜测”算出该点“应该”具有的另外两种颜色光强度,从而得到完整的RGB值,构成24位真彩色图像。这种以彩色插值的方法来达到“趋近”真彩色的处理方式,其图像质量虽然不如使用真正(R、G、B)三组像素型的彩色摄像技术,但已经可以满足通常的图像检测需要。     算法示例如下:    设i,j分别为行数和列数,当Ri,j有i%2==O&&j%2==0时,算法为    R=Ri,j    G=(Gri,j-1+Gri,j+l十Gbi-1,j+Gbi+l,j)/4    B=(Bi-i,j-1+Bi—I,j+1+Bi+l,j-1+Bi+l,j+1)/4    对应的Rabbit3OOO的C程序为form_rfgb(){    … } 3.3嵌入图像到HTTP服务器    经过RGB插值合成后已经可以得到真彩色图像,但完整的图像处理还需要进行曝光控制,γ较正,白平衡调整等。曝光控制算法主要是计算各像素亮度的平均量。自平衡调整则是由于CMOS传感器、人眼对RGB三颜色光的灵敏度不同,所以需对R、G、B三种像素的值乘以比例因子加以较正。Υ较正则主要是调整对比度。    获得完整的图像数据后,加入BMP文件头,形成newfile,C程序代码如下:    void makefile(){    char newfilesize[4];    newfilesize[0]=0x3a;文件大小    newfilesize[1]=Oxe5;    newfilesize[2]=O;    newfilesize[3]=O;    root2xmem(newfile,newfilesize,4);设置文件大小    sspec_addxmemfile(”/databmp”,newfile,SERVE_RHTTP);嵌入HTTP服务器 4 HTTP服务器的实现    通过基于Rabbit3OOO的模块实现HTTP服务器并不难,只需使用网页设计软件如Dreamwave、Frontpage等,设计一个网页,然后导出到Rabbit3OOO模块的HTTP服务器中即可。设网页文件名为index.html,网页中含有图片ledon.gif,存放的目录是samples/RCM32OO/pages,使用以下指令将文件导出到HTTP服务器中。#Ximport”samples/RCM32OO/pages/index.shtml" index html#Ximport”samples/RCM32OO,pages/ledon.gif"ledon_gif    此外还需声明HTTP服务器中的文件类型HttpType http_types[]及设置HTTP服务器可访问文件、变量、函数的结构类型HttpSpec http_flashspec[]。    主程序中运行HTTP服务器的相关代码如下:main(){    sock__init();    while(1){    HTTP_server(); } 5 通过CGl接口控制拍摄    在HttpSpec http_flashspec[]中加入以下定义:    { HTTPSPEC_FUNCTION, ”/get_photocgi”,O,get_hototoggle,O,NULL,NULL}。    在网页中嵌入按钮图标,假设为button.gif,使其链接到”/get_photocgi”,点击网页上的button按钮时,程序将跳转执行以下函数:    int get_hototoggle(HTTPState*state){    get_hoto() ;拍摄图像    cgi_redirectto(state,’data html’);跳转到data.html网页中,    ;(该网页含所拍摄的图像文件)    returnO: } 即可看到所拍摄的图像。     本文以拍摄160×120分辨率的彩色图像为例介绍。由于Rabbit3000单片机直接驱动的内存有限, 当分辨率更高,如320×240时, 一般建议存储黑白图像, 可以减少文件大小。 结 语    结合基于互联网络的图像技术是报警系统、工业控制、智能家居发展的一个热点,主要有基于8位单片机、DSP及ARM的图像处理方案。 其底层的图像处理及CMOS图像芯片的控制有诸多相通之处。尽管基于DSP及ARM具有运算速度上的优势,但由于Rabbit3000单片机具有强大的网络支持、加密及I/0控制、串行通信、数据采集功能,结合MEl0l0的简单单片机接口,仍然具有鲜明的特点,适用于对实时图像传输要求不高的场合;并且,如果结合高性能的图像芯片,如具有MPEG4压缩功能的伟思GO7007也可以做到实时图像传输。本文所介绍的内容基于作者目前从事的智能小区项目, 已成功研制出样机。

    时间:2006-06-19 关键词: 网络 传感器 图像 相机 电源技术解析 构成 helolo rabbit3000

  • Rabbit3000与HElOlO 图像传感器构成的网络相机

        在家用报警系统、工业监控、智能小区中,由于原有的系统一般只能采集相关数据,然后按专有的或特定的网络传送。在应用中,用户常常反映有两大缺点。其一,不能看到现场图像。其二,监视限于特定专网,比如通过局域网、电话网、视频线监控网等。因而通过Internet进行网络摄像的需求十分迫切。 1 系统构成     网络相机系统结构如图l所示,MEl010是10万像素的CMOS图像传感器芯片,Rabbit3000模块基于Rab-bit3000单片机。该单片机基于Z80内核,最高时钟频率可达54MHz,有6个高速串行口和56个I/O口,直接驱动512KB SRAM、512KB Flash,通过以太网接口进行网络传输时.TCP传输速率可达到6Mb/s。美国Z-World公司提供的Dynamic C开发工具提供了TCP协议栈函数支持, 以及C、汇编混合编程的功能, 非常适合网络应用。    网络相机实现以下功能: 直接驱动MEl010 CMOS摄像芯片摄像,并进行图像处理,同时内置一个微型WEB服务器,用户可以在因特网上访问WEB页。通过CGI接口进行静态图像拍摄, 如增加SOCKET接口,也可通过Activex控件拍摄动态图像。可选择160×120彩色、320×240黑白两种图像格式。 2 CMOS摄像芯片的控制2.1 MElO1O的结构及拍摄    南京微盟电子的MElOlO CMOS图像传感芯片最大可拍摄352×288的彩色及黑白图像,内部功能框图如图2所示。     该芯片的工作原理:通过Samp、SampG脚进行采样控制,即拍摄图像。拍摄后该芯片把图像各点的模拟电压存入缓冲区中,形成一个最大352×288的像素数据阵列,单片机可以通过改变行列地址ADR(8..O)逐点访问图像缓冲区。该图像缓冲实际上是把每个像素的光感应电压存入一个小电容中,通过在ADC Clk脚输入时钟脉冲,MElO1O在ADCclk的低电平期间进行模数转换,上升沿输出。然后单片机即可以从数据口ADCount(7~0)中读出对应行、列地址的像素数据。其中行与列地址共用9条地址线,由XYSEL脚产生的脉冲切换。    具有图像缓冲区是MElO1O最大的特点,一般的CMOS传感器都必须用CPLD将图像数据以很快的速度送人RAM存储,通常为13MB/s左右,再由单片机来读取,因而接口比较复杂。MElO1O的这一特点使得Rab-bit3OOO可以直接读取,结合Rab_bit3OOO强大的网络功能,从而构成了具有特色的网络相机。    拍摄时序如图3所示。 2.2图像的读取    使Rabbit3OOO单片机的PEl,PF(7~O)与MEIOIO的地址线ADR(8~O)、PA(7~O)与数据线ADcount(7~O)相连,PB7与模数转换时钟ADCclk相连。现在以读取16O×1 2O彩色图像的一行为例,介绍读取过程,程序用汇编实现,以加快图像读取速度。读取图像时序如图4所示。     #asm debug    readoneline:: ;读入一行数据    ;读取到linbuf中    1d hl,linebuf ;指针hl指向linebuf    ld de,16O ;一行16O像素    ld C,    rp _read:    :ADC clk    ioi lda,(PBDR);产生ADC时钟    res O,a    ioi ld(PBDRl,a    set O,a    iOi ld(PBDR),a    ioi lda,(PADR)    ;从PA读入数据    ld (hl),a    ;读入数据到linbuf,指针hl指向llnbuf的对应位    inc hl ;指针下移    inc c ;计数器加1    ld a,c    ioi ld(PFDR),a;地址加1    dec de ;读完160像素    jr nz,rp_read :否则读下一个    ret    #endasm 3 图像处理3.1 FPN的消除     由于CMOS图像传感器会产生固有噪声FPN(Fixed Pattern Noise),MElO1O要求用软件来完成噪声消除处理,否则拍出的图像表面将叠加许多细碎的色点,这些噪声点的位置大小颜色是固定的,由CMOS图像芯片及电路本身所决定。     FPN消除的方法是在正式拍摄前,先拍摄一张曝光时间接近于O的图像,由于FPN的存在,虽然感光接近于O,但该图像并非是均匀的全黑照片,而是会出现些彩色噪声点。将此图像存在内存中,作为参照,照一张图像,都与这张参照图像相减,从而消除FPN.3.2彩色插值    读出并经FPN消除后的数据实际上是RGB阵列,MN1O1O通过在感光面上蒙一层RGB彩色滤镜(可选择,若无滤镜即为黑白芯片)实现彩色功能,滤镜排列如图5所示,这是一般图像传感器使用的Mosaic Bayer滤镜,从O行算起,偶数行排列为RGRGRG…… 奇数行排列为GBGBGB……    因此每一点的数据只代表该点的一种颜色光强度值(灰度值),还需根据相应算法进行彩色化插值处理。利用周边像素的信息,“猜测”算出该点“应该”具有的另外两种颜色光强度,从而得到完整的RGB值,构成24位真彩色图像。这种以彩色插值的方法来达到“趋近”真彩色的处理方式,其图像质量虽然不如使用真正(R、G、B)三组像素型的彩色摄像技术,但已经可以满足通常的图像检测需要。     算法示例如下:    设i,j分别为行数和列数,当Ri,j有i%2==O&&j%2==0时,算法为    R=Ri,j    G=(Gri,j-1+Gri,j+l十Gbi-1,j+Gbi+l,j)/4    B=(Bi-i,j-1+Bi—I,j+1+Bi+l,j-1+Bi+l,j+1)/4    对应的Rabbit3OOO的C程序为form_rfgb(){    … } 3.3嵌入图像到HTTP服务器    经过RGB插值合成后已经可以得到真彩色图像,但完整的图像处理还需要进行曝光控制,γ较正,白平衡调整等。曝光控制算法主要是计算各像素亮度的平均量。自平衡调整则是由于CMOS传感器、人眼对RGB三颜色光的灵敏度不同,所以需对R、G、B三种像素的值乘以比例因子加以较正。Υ较正则主要是调整对比度。    获得完整的图像数据后,加入BMP文件头,形成newfile,C程序代码如下:    void makefile(){    char newfilesize[4];    newfilesize[0]=0x3a;文件大小    newfilesize[1]=Oxe5;    newfilesize[2]=O;    newfilesize[3]=O;    root2xmem(newfile,newfilesize,4);设置文件大小    sspec_addxmemfile(”/databmp”,newfile,SERVE_RHTTP);嵌入HTTP服务器 4 HTTP服务器的实现    通过基于Rabbit3OOO的模块实现HTTP服务器并不难,只需使用网页设计软件如Dreamwave、Frontpage等,设计一个网页,然后导出到Rabbit3OOO模块的HTTP服务器中即可。设网页文件名为index.html,网页中含有图片ledon.gif,存放的目录是samples/RCM32OO/pages,使用以下指令将文件导出到HTTP服务器中。#Ximport”samples/RCM32OO/pages/index.shtml" index html#Ximport”samples/RCM32OO,pages/ledon.gif"ledon_gif    此外还需声明HTTP服务器中的文件类型HttpType http_types[]及设置HTTP服务器可访问文件、变量、函数的结构类型HttpSpec http_flashspec[]。    主程序中运行HTTP服务器的相关代码如下:main(){    sock__init();    while(1){    HTTP_server(); } 5 通过CGl接口控制拍摄    在HttpSpec http_flashspec[]中加入以下定义:    { HTTPSPEC_FUNCTION, ”/get_photocgi”,O,get_hototoggle,O,NULL,NULL}。    在网页中嵌入按钮图标,假设为button.gif,使其链接到”/get_photocgi”,点击网页上的button按钮时,程序将跳转执行以下函数:    int get_hototoggle(HTTPState*state){    get_hoto() ;拍摄图像    cgi_redirectto(state,’data html’);跳转到data.html网页中,    ;(该网页含所拍摄的图像文件)    returnO: } 即可看到所拍摄的图像。     本文以拍摄160×120分辨率的彩色图像为例介绍。由于Rabbit3000单片机直接驱动的内存有限, 当分辨率更高,如320×240时, 一般建议存储黑白图像, 可以减少文件大小。 结 语    结合基于互联网络的图像技术是报警系统、工业控制、智能家居发展的一个热点,主要有基于8位单片机、DSP及ARM的图像处理方案。 其底层的图像处理及CMOS图像芯片的控制有诸多相通之处。尽管基于DSP及ARM具有运算速度上的优势,但由于Rabbit3000单片机具有强大的网络支持、加密及I/0控制、串行通信、数据采集功能,结合MEl0l0的简单单片机接口,仍然具有鲜明的特点,适用于对实时图像传输要求不高的场合;并且,如果结合高性能的图像芯片,如具有MPEG4压缩功能的伟思GO7007也可以做到实时图像传输。本文所介绍的内容基于作者目前从事的智能小区项目, 已成功研制出样机。

    时间:2006-06-19 关键词: 网络 传感器 图像 相机 电源技术解析 构成 helolo rabbit3000

  • TMS320VC5509与CameraLink相机的接口技术

    摘    要:本文在分析DSP片上多通道缓冲串行口(MCBSP)与直接存储器访问(DMA)的基础上,提出了一种非常灵活的接口技术,并设计调试了DSP与相机接口电路和程序。利用本文提出的DMA接口方式,接收数据率可以达到36Mbps, 完全满足激光的实时测量。  关键词:TMS320VC5509;多通道缓冲串口 ;直接存储器访问;接口 引言 在激光波长测量系统中,激光信号从CCD相机输出到信号处理器的时间是实时测量激光波长的关键。即使采用高速单片机也无法满足实时测量的需要,而将DSP用于相机数据采集和信号处理使这一难题的解决成为了可能。 接口设计 本设计采用ATMEL公司的AViiVA M2 CL相机,该相机采用CameraLink接口。DSP选用了TMS320VC5509,与TMS320C54x相比,该定点DSP通过增强功能单元,提高了DSP的运算能力。相机工作方式的设置通过与DSP的串行通信来实现,采用全双工方式,波特率固定在9.6kHz,每帧数据由一个起始位、8个数据位,以及一个停止位组成。 DSP与相机的通信 TMS320C5509 芯片只有同步串口,通常只能用于与具有同步通信接口的外设进行通信。当其构成一个独立的处理单元需要和带有异步通信接口的外设交换数据时,常用的方式有两种:一种是利用DSP 的通用I/O 口线XF和BIO 构成串口,由软件来设定通信波特率和握手方式。这种方式编程复杂,并且会大量占用CPU 时间。另一种方式是通过专用的异步通信芯片来实现,这虽然能实现DSP高速数据通信,但是增加了硬件电路的复杂性。 本设计直接利用DSP的MCBSP与相机通信。TMS320VC5509有3个MCBSP,依靠数据线D(R/X)、帧同步线FS(R/X)和移位时钟线CLK(R/X)实现数据的发送和接收。由CLKX、CLKR、FSX、FSR 实现时钟和帧同步的控制。 数据格式的统一 要实现相机与DSP的串行通信首先要解决这两种不同通信方式之间的数据格式统一问题。相机接收的每帧数据是十位,所以DSP字长要选择16位。由于这种字长是高位先出,因此,在DSP发送数据前要对数据进行编码:先把要发送的数据位反转,然后加上起始位和停止位。 波特率匹配 MCBSP采样率发生器的输出时钟CLKG由如下等式决定: FCLKG=FclockSource/(CLKDV+1) CLKDV是个8位的字段,如果输入的参考时钟FclockSource来自CPU,而为了实现高速采集,CPU要工作在144MHz,所以MCBSP采样率发生器不可能工作在相机需要的波特率9.6kHz。因此,本设计中利用DSP定时器为串口提供时钟。定时器的计数器分为两个:4位的预定标器(TDDR)和16位的主计数器(PRD)。定时器的时钟频率利用公式:Ftimer=FclockSource/[(PRD+1)(TDDR+1)]计算。此时设置:PRD=0, TDDR=14999,定时器就可以输出频率为9.6kHz的时钟信号。 TMS320VC5509与相机的串行通信接口电路中,要利用DS90LV047A把TTL电平转换为LVDS格式。此外,在MCBSP设置中要选择来自CLKR脚上的时钟作为参考时钟。 数据采样 DSP对数据的采样通常采用中断的方法实现,而DMA不仅可以操作内部存储器的数据,而且可以操作片内外设、外部设备以及扩展存储器的数据。所以应用DMA功能可实现在没有CPU 的干预下直接对内存映射区域进行数据传输。 TMS320VC5509提供了6个DMA通道,每个通道均可单独设置所要传送数据的源地址、目的地址、传送数据的长度、数据传送的同步方式以及数据传送完成后是否向CPU发出中断信号等。 DMA的工作方式 传统上,为了保证采样时不丢失数据,往往在DSP与相机间加FIFO来缓冲。数据首先从相机采集到缓冲区FIFO里,然后再从FIFO读入到DSP内存,这样从相机采集到DSP就要一定的附加时间,无法实现高速数据采集和信号处理,而且需要额外的FIFO。本文提出了一种新的DMA采集方法,无需FIFO却能实现数据的高速采集。 DS90CR286的主要功能是把CCD相机输出的LVDS信号转换为TTL信号,本设计中把DS90CR286输出的数据直接接到DSP的外部存储器接口(EMIF)数据总线上,然后DMA 把源地址设置为外部存储器的地址,这个地址要初始化,但又不能是真正存在的外部存储器的地址,这样DSP每次所采集的数据,正是相机输出的数据。在图1中给出了DMA方式数据采集原理,其中R1~R6都是100W的电阻。 要实现测量的实时性,必须实行数据采集和数据处理流水线作业。本设计中在DSP片上数据存储区设立了两个交替工作的存储缓冲区,通过在软件上设立标志位实现对存储区间的切换。DMA的数据长度设置为相机一帧数据的长度,目的起始地址在数据空间上有两个,分别设置为4000h与4400h。假如在DSP芯片上的数据区设置两块1KB的数据缓冲区A和B,分别代表目的地址为4000h和4400h的数据缓冲区,进行数据存储和数据处理,当DSP用A区进行采集数据的第i帧时,同时B区进行第i-1帧数据的处理。当两者同时结束后,接着又用B区进行第i+1帧数据的采集, 同时A区进行第i帧数据的处理,这样交替工作,形成流水线作业。数据传送的同步信号由DS90CR286的INT2引脚产生,当数据在一个数据区存满时,通过INT3通知CPU转到另一数据存储区。图2给出了DMA功能对数据采集的时序图。 高速数据采集的程序设计 DMA方式高速采集的程序由EMIF初始化、DMA控制器设置和中断服务程序组成。EMIF初始化主要用来设置外部存储器的工作频率和类型。其中,对工作频率的设置非常重要,它直接影响到数据采集的频率。在DMA方式下,数据采集的速率等于EMIF工作频率的四分之一。DMA控制器设置是数据采集的关键,由于DMA有两个目的地址,为了使程序简单,同时也为了避免数据的冲突,本设计采用两个DMA通道:通道1与通道2。下面给出了DMA设置的程序以及详细的说明。 DMA通道1的设置程序: MOV #0x0004,PORT (#0x0E00);设置DMA_GCR为共享模式 MOV #0x0405,PORT (#0x0C20);设置DMA_CSDP1的目的为DARAM,源为EMIF ;数据单元长度为16位,不打包 MOV #0x0000,PORT (#0x0C22);关闭DMA_CICR中的所有中断 MOV #0x2005,PORT (#0x0c24);源地址为外部SDRAM的442005h MOV #0x0044,PORT(#0x0c25) MOV #0x4000,PORT (#0x0c26);目的地址为DARAM的4000h MOV #0x0000,PORT(#0x0c27) MOV #0x0400,PORT (#0x0c28);每帧1024个数据单元 MOV #0x0001,PORT (#0x0c29);每块1帧 MOV #0x4011,PORT (#0x0c21);源地址固定,目的地址采用自动递增方式修改地址,外部中断2作为同步事件 DMA通道2的设置和通道1只有目的地址不同,其他都相同,下面给出了DMA通道2目的地址设置程序: MOV #0x4400,PORT (#0x0c46);通道2目的地址为DARAM的4400h MOV #0x0000,PORT(#0x0c27) 程序的中断服务程序主要功能是当一帧数据采集结束后,对标志位进行设置,让CPU来处理这帧数据,同时把下一帧要采集的数据用另一个DMA通道采集并存储到另一块存储区。 结语 本文利用DMA接口方式从EMIF的数据总线上直接采集数据,实现了高速并行数据采集,且结构简单,经过实践检验,最高采集速率达36Mbps,不仅能够实时测量激光波长,而且在其他需要实时的数字视频系统应用中也有很好的应用前景。■

    时间:2006-03-11 关键词: 相机 接口 技术 电源技术解析 tms320vc5509 cameralink

  • 看门狗技术在某型相机导航数据接口板中的应用

        摘要:介绍一种将软件和硬件相结合实现的“看门狗”技术在某型相机导航数据接口板中的应用。结合实际应用给出硬件电路和软件流程。实践证明,采用该技术可使429接口板具有较高的抗干扰性及高可靠性。     关键词:航空相机; 抗干扰性; 可靠性; “看门狗”技术 在某型航空相机中,通过429总线数据接口板与任务机通讯接收相关数据和控制指令,同时与相机主板通过并口通讯交换数据,这样一来,如果接口板程序陷入“死机”或“死循环”状态,那么整个相机系统将无法正常运行,因此,必须尽早发现故障并采取补救措施。本设计系统中采用了软件与硬件相结合的“看门狗”技术。 1 系统中的硬件“看门狗" 专用硬件看门狗是指一些集成化的或集成在单片机内的专用看门狗电路,实际上它是一个特殊的定时器,当定时时间到时发出溢出脉冲。从实现角度上看,该方式是一种软件与外部专用电路相结合的技术,硬件电路连接好以后,在程序中适当地插入一些看门狗复位指令(即“喂狗”指令),保证程序正常运行时看门狗不溢出;而当程序运行异常时,看门 狗超时发出溢出脉冲,并通过单片机的RESET引脚使单片机复位。在这种方式中,看门狗能否可靠有效地工作,与硬件组成及软件的控制策略都有密切的关系。 该系统采用Maxim公司推出的内有“看门狗”(Watchdog)定时器的MAX813L型双列直插式微处理器,其引脚排列如图1所示。 图2示出MAX813L“看门狗”定时器的时序。WDI为“看门狗”的输入端.用来启动Watchdog使定时器开始计数。当RESET有效或WDI输入为高阻态时,Watchdog定时器被清零且不计数。当复位信号变为低电平且WDI电平发生变化(上升沿变化或下降沿变化)时,定时器开始计数。Watchdog一旦被驱动。若在1.6s内不再重新触发WDI.或WDI不是高阻态也无复位信号时,定时器将发生计数溢出,使WDO变为低电平。通常,Watchdog可使CPU摆脱“死循环”的困境,因为陷入死循环后就不可能发出WDI脉冲,最多经过1.6s后,发出WDO信号。    图3为实际应用接口板时的“看门狗”硬件连接,其中MAX813L的1脚与8脚相连,7脚接CPU的复位脚,6脚与CPU的P1.7相连。在软件设计中,P1.7不断输出脉冲信号(“喂狗”指令),如因某种原因CPU进人死循环,则P1.7无脉冲输出,经1.6s后,MAX813L的8脚输出低电平,将该低电平加到1脚,MAX813L则产生复位输出,使CPU有效复位,CPU从而摆脱死循环的困境。另外,当电源电压低于门限值(4.65V)时,MAX813L也产生复位输出,使CPU处于复位状态,不执行任何指令,直至电源电压恢复正常,可有效防止电源电压较低时CPU产生错误的动作。以下是系统的“喂狗”函数。 Sbit WDI=P1.7: void WatchDog() { WDI=1; delayl ms(); WDI=0; ) 2 系统中的软件“看门狗"    硬件“看门狗”技术能有效监视程序,避免CPU陷入“死循环”或“死机”故障,但对中断关闭故障无能为力;而软件“看门狗”技术对高级中断服务程序陷入“死循环”无能为力,但能监视全部中断关闭的故障。该系统将硬件“看门狗”与软件“看门狗”相结合,互相取长补短。获得出色的抗干扰效果。 图3所示的“看门狗”硬件电路足以应对中断服务程序出现的“死循环”故障,因此,设计软件时只需考虑监视所有的中断关闭故障即可。这样从而大大简化软件流程。系统要求每隔一段时间接口板要与任务机进行一次通讯,而通讯过程是在T0中断处理程序中完成的,同时接口板还要与相机主板完成并口通讯,而这一通讯过程是在INT0中断处理程序中完成的。这样,一旦由于某种原因T0中断或INT0被关闭,那么接口板将无法完成与任务机的 429通讯及与相机主板的并口数据通讯。系统软件 设计流程如图4所示,其中的A0、A1分别为T0、INT0中断运行的状态观测器.每当T0、I:NT0中断1次,A0、A1就相应加1。在主程序功能模块的入口处给A0、A1赋初值,并在中断处理程序中重新对A0、Al赋新值,由于整个429数据解码程序一般足够长.在解码的过程中接口板至少会分别完成与429任务机及相机主板的一次通讯,因此在每个周期429数据解算完毕的出口处分别将.A0、A1与其初值进行比较,以判断A0、A1是否发生变化,从而观测二个中断是否正常执行。若中断因干扰而关闭,A0、A1的值不发生变化,程序可转向相应函数进行出错处理,进而将程序纳入正轨。3 结论 用硬件电路使程序摆脱“死循环”或“死机”,用软件“看门狗”技术解除中断关闭故障,使程序重新纳入正轨。这种软硬件相结合实现“看门狗”技术的方案合理利用了硬件“看门狗”和软件“看门狗”技术的优点,使429接口板获得良好的抗干扰效果及较高的可靠性。

    时间:2006-03-06 关键词: 相机 导航数据 接口板 看门狗技

  • Linear蜂窝电话相机 LED 驱动器

    凌特公司(Linear Technology Corporation)推出 850kHz、高效率 1x/1.5x/2x 多模式充电泵 LTC3217,该器件用于在蜂窝电话相机应用中驱动多个大电流 LED。它采用紧凑型 3mm x 3mm QFN 封装,利用可实现低噪声的恒定频率工作模式,能够以高达 600mA 的总输出电流驱动多达 4 个 LED 电流源。停机模式和电流输出值可通过两个逻辑输入引脚选择。LTC3217 的 2.9V 至 4.5V 电压范围为单节锂离子电池输入而优化。当用锂离子电池(标称值为 3.6V)驱动时,效率达到 92%,最大限度地延长了电池的工作时间。该器件仅需要 4 个小的电容器和两个电阻,就可组成纤巧、扁平(面积 < 20mm2、高度 0.75mm)的解决方案。 LTC3217 充电泵根据 VIN 和 LED 正向电压的情况自动优化效率。该器件加电后进入 1x 模式,当任一正在工作的 LED 电流源快出现压降时就切换到升压模式(1.5x),随后的压降把器件切换至 2x 模式。高和低 LED 电流值都通过电阻器编程。通过使能输入选择每个或两个电流设置电阻来控制亮度。亮度还可以通过 EN2 引脚的脉冲宽度调制来控制。内部电路防止在启动和模式切换时出现浪涌电流和过高的输入噪声。此外,该器件还具有开路/短路 LED 保护。 采用 16 引线 QFN(3mm x 3mm)封装的 LTC3217EUD 有现货供应。以 1,000 片为单位批量购买,每片起价为 1.70 美元。 性能概要:LTC3217 ·    无需电感器,效率高达 92%  ·    多模式、自动切换 1x/1.5x/2x 充电泵以实现最佳效率 ·    高达 600mA 的总输出电流 ·    4 个低压差电流源可用作大电流相机 LED 驱动器 ·    通过 EN2 引脚的 PWM 亮度控制 ·    低噪声、恒定频率工作 ·    内部软启动限制启动和模式切换时的浪涌电流 ·    开路/短路 LED 保护 ·    2.9V 至 4.5V 输入电压范围 ·    3mm x 3mm x 0.75mm QFN-16 封装

    时间:2005-12-22 关键词: LED 相机 Linear 蜂窝电话

  • Linear蜂窝电话相机 LED 驱动器

    凌特公司(Linear Technology Corporation)推出 850kHz、高效率 1x/1.5x/2x 多模式充电泵 LTC3217,该器件用于在蜂窝电话相机应用中驱动多个大电流 LED。它采用紧凑型 3mm x 3mm QFN 封装,利用可实现低噪声的恒定频率工作模式,能够以高达 600mA 的总输出电流驱动多达 4 个 LED 电流源。停机模式和电流输出值可通过两个逻辑输入引脚选择。LTC3217 的 2.9V 至 4.5V 电压范围为单节锂离子电池输入而优化。当用锂离子电池(标称值为 3.6V)驱动时,效率达到 92%,最大限度地延长了电池的工作时间。该器件仅需要 4 个小的电容器和两个电阻,就可组成纤巧、扁平(面积 < 20mm2、高度 0.75mm)的解决方案。 LTC3217 充电泵根据 VIN 和 LED 正向电压的情况自动优化效率。该器件加电后进入 1x 模式,当任一正在工作的 LED 电流源快出现压降时就切换到升压模式(1.5x),随后的压降把器件切换至 2x 模式。高和低 LED 电流值都通过电阻器编程。通过使能输入选择每个或两个电流设置电阻来控制亮度。亮度还可以通过 EN2 引脚的脉冲宽度调制来控制。内部电路防止在启动和模式切换时出现浪涌电流和过高的输入噪声。此外,该器件还具有开路/短路 LED 保护。 采用 16 引线 QFN(3mm x 3mm)封装的 LTC3217EUD 有现货供应。以 1,000 片为单位批量购买,每片起价为 1.70 美元。 性能概要:LTC3217 ·    无需电感器,效率高达 92%  ·    多模式、自动切换 1x/1.5x/2x 充电泵以实现最佳效率 ·    高达 600mA 的总输出电流 ·    4 个低压差电流源可用作大电流相机 LED 驱动器 ·    通过 EN2 引脚的 PWM 亮度控制 ·    低噪声、恒定频率工作 ·    内部软启动限制启动和模式切换时的浪涌电流 ·    开路/短路 LED 保护 ·    2.9V 至 4.5V 输入电压范围 ·    3mm x 3mm x 0.75mm QFN-16 封装

    时间:2005-12-19 关键词: 电话 蜂窝 LED 驱动器 相机 Linear 电源新品

  • ST 相机闪光灯LED降压/升压变换器

    意法半导体(STMicroelectronics)日前推出一个新的电源IC,新的STCF02电源IC是为驱动最新的移动影像设备(例如,照相手机、数码相机与PDA)的闪光灯所需的大电流白光LED特别设计。除支持最新的高分辨率影像传感器所需的闪光灯功率外,这个组件还大延长了电池使用时间,在关断模式下,其待机电流会降到1微安以下,功耗是其它同类组件的六分之一。STCF02并整合了多种保护电路,包括一种可自动检测并回馈LED过温信息的独特电路。现有的相机闪光灯LED解决方案采用两种拓扑:并联或串联多个白光LED。尽管低光条件下拍照对像与相机闪光灯之间最大距离在0.5m 到 1m内才能取得良好的影像,但是这两种拓扑对于130万像素的相机闪光灯已经够用。然而,最新的分辨率更高的手机需要更高功率的闪光灯,而这类相机首选的闪光灯解决方案是使用一个单一的大功率白光LED。 STCF02是一款高效(85%)的升压/降压变换器,能将所控制的电流传送给单一的大功率闪光灯的白光LED。因为白光LED输出与流经LED的电流成比例,所以在电池电压范围内对电流的精确控制至关重要。STCF02控制电流的方法通过在降压与升压间自动转换操作模式,按照电池电压来调整白光LED的正向电压。该组件采用脉宽调制(PWM)控制方法,开关频率为1.8MHz,仅通过一个锂电池就可提供2.5V到5.3V的输出稳压。三种逻辑输入信号允许选择四种不同的操作模式:闪光、中等闪光、火炬与关断模式。闪光、中级闪光与火炬模式的电流都可由外部电阻设定。在关断模式下,LED与电池断开,从而切断了来自电池的泄漏电流。 闪光模式的电流范围在200mA到800mA之间,火炬模式电流可在25mA到250mA间调整;同时,中级闪光模式的电流可设定在火炬模式与完全闪光灯模式之间。为确保工作的可靠性,STCF02整合了各项电热保护电路,如果电感电流超过内部2.3A电流限制值,PWM控制器就会关闭内部的电源开关,直到下一个PWM振荡开始为止。该组件内含输出过压保护(OVP)功能,当检测到输出过压时,就会停止PWM控制器的工作;当输出电压低于内部设定值时,就会自动恢复正常操作模式。一个内部热关机保护开关会在结温度超过140℃时关闭组件。此外,STCF02还能透过外部负温度系数(NTC)传感器检测白光LED的温度,一旦检测到白光LED有过温现象,该组件就会自动关闭。而外部RC延迟单元则可用来取代NTC,以便将最长的闪光时间限制在安全时间内。 升压/降压智能双控制模式、高输出功率能力以及出色的转换效率,STCF02是最新高分辨率相机传感器使用的白光LED的最适合的全集成驱动解决方案。STCF02提供的最大允许白光LED功率可以扩展到3W,同时拍照对像与相机之间的最大距离提高到1.5m。 订购数量5,000 到 10,000件,STCF02 的单价为1美元,样品现已投放市场,量产即将开始。

    时间:2005-11-09 关键词: st LED 相机 闪光灯

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