CMOS数字摄像机内部控制系统设计与现

文章摘要： AT89LS8252是低功耗、高性能CMOS8位微控制器，内含8KB的Flash程序存储器可用SPI串行接口总线进行程序下载和2KB的EEPROM，256B的片内RAM，32线可编程I/O，3个定时器，9个中断源、6个中断矢量，可编程UART串口，具有低功耗节电方式，可低电压供电、工作电源范围2.7～6V，最高工作频率为12MHz，可编程看门狗定时器WDT，双数据指针DPTR0和DPTR1，具有断电标志位POF，SPI外围器件扩展串行口。设计中选用体积最小的44引脚TQFP贴片封装AT89LS8252_12AI，工作电压为3.3V，工作频率为11.0592MHz。所有器件都使用3.3

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     　AT89LS8252是低功耗、高性能CMOS8位微控制器，内含8KB的Flash程序存储器可用SPI串行接口总线进行程序下载和2KB的EEPROM，256B的片内RAM，32线可编程I/O，3个定时器，9个中断源、6个中断矢量，可编程UART串口，具有低功耗节电方式，可低电压供电、工作电源范围2.7～6V，最高工作频率为12MHz，可编程看门狗定时器WDT，双数据指针DPTR0和DPTR1，具有断电标志位POF，SPI外围器件扩展串行口。设计中选用体积最小的44引脚TQFP贴片封装AT89LS8252_12AI，工作电压为3.3V，工作频率为11.0592MHz。所有器件都使用3.3V单电源供电，采用3.3VCMOS数字电路逻辑电平。单片机的引脚定义和FPGA配置接口电路的实现见图2。

   
    图2  MCU接口定义原理图

     　XilinxFPGA有5种配置模式，本设计中使用的是被动并行配置模式(Slave SelectMAP Mode)，这种模式的优点是在相同的配置时钟下比其它串行配置模式速度都要快。串行配置方式MCU需要8个机器周期配置一个字节，而并行模式只需要一个机器周期配置一个字节。被动并行配置方式过程：首先系统检测电源，HSWAP_EN信号把用户定义I/O引脚上拉，INIT、DONE为低后配置存储器清空。然后检测PROG_B是否由低变高，若为高电平再一次清除存储器。释放INIT_B，采样配置模式引脚设置，接下来进行数据并行逻辑配置。AT89LS8252可以把存储在DataFlashAT45DB041B中的配置文件读出按照上述配置时序来进行配置。

    表1  FPGA配置引脚功能说明

   
    注：信号CS_B、RDWR_B、BUSY、INIT_B、D0-D7在配置结束后复用为A4-A7。

    系统初始化和扩展SPI外设器件设计

    　摄像机启动逻辑配置成功后，需要对系统进行初始化，也就是对摄像机的一些功能参数寄存器进行设置。根据摄像机工作过程和功能一般有如下一些需要初始化的功能参数：
     *摄像机工作模式参数：有FreeRun模式、测试图像输出模式，外部触发模式等。
     *传感器输出帧频参数：控制传感器每秒钟输出图像的帧数。
     *传感器积分时间参数：控制传感器一帧图像的曝光时间。
     *输出图像AOI参数：对传感器靶面中感兴趣区域图像的输出，需要设定行和列两个参数。
     *图像数据输出位数参数：对于高精度的图像传感器，可以选择8bit，10bit，12bit图像输出。
     *DigitalShift功能参数：对传感器像素Nbit的数值进行左移或右移操作后输出。
     *Binning模式输出参数：有水平Binning，垂直Binning，全幅Binning。Binning就是一种像素合并技术，把相邻的两或多个像素值合并成一个像素值，降低了图像分辨率，但是能够提高摄像机的感光灵敏度。*参考电压参数：包括增益电压参数、偏置电压参数、自校准电压参数。虽然CMOS图像传感器已经把ADC器件集成到传感器内部，但是在摄像机不同的工作情况下，还需要改变这些参考电压，使摄像机输出用户满意的图像。设计中使用的LT1665可以输出8路0～3.3V模拟参考电压。

   

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