基于SoC的数字摄像系统

文章摘要：当工作频率或时钟频率为57MHz时，使用新方法对VGA像素和1.5M像不比进行编解码处理时，它们的速率分别为88帧/15帧/s，比过去的方法快4倍。这样不仅能使DSC进行高速图像拍摄和实时处理，而且还能大大节省总的编码时间。像素大小 VGA/(帧/s)（350K像素） XGA（帧/s）（800K像素）1.5M像素/（帧/s） 过去方法（fc=24MHz） 22.5 9 4 新方法（fc=57MHz） 88 34 15 3.3 RISC CPURISC CPU是单片数字摄像系统的核心电路，它是一个32位RISC嵌入式微处理器。该电路内含有4KB的数字存储器和4KB的程序存储器及多个累加器，能

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　　当工作频率或时钟频率为57MHz时，使用新方法对VGA像素和1.5M像不比进行编解码处理时，它们的速率分别为88帧/15帧/s，比过去的方法快4倍。这样不仅能使DSC进行高速图像拍摄和实时处理，而且还能大大节省总的编码时间。

　　像素大小 VGA/(帧/s)（350K像素） XGA（帧/s）（800K像素）1.5M像素/（帧/s）

　　过去方法（fc=24MHz） 22.5 9 4

　　新方法（fc=57MHz） 88 34 15

   3.3 RISC CPU

　　RISC CPU是单片数字摄像系统的核心电路，它是一个32位RISC嵌入式微处理器。该电路内含有4KB的数字存储器和4KB的程序存储器及多个累加器，能在576MHz频率下工作。在DSC系统中，RISC CPU能够处理编辑图像、实时摄像机控制、声音的录/放、产生图像文件和各种软件控制。

　　3.4 三总线结构

　　为了能够对图像进行高速、高分辨率的实时处理，本系统采用三总线分离技术。第一条总线叫信号总线，具有最高的传输速率（228 MB/s），与图像处理器件相连。第二条总线叫CPU总线，是一种CPU局部总线，传输速率适中（114 MB/s）。它能通过CPU总线与信号总线相连。能直接对DRAM进行访问。第三条总线叫外设总线，传输速率最低（57 MB/s），能连到低速工作的外设电路。

　　3.5 电源管理

　　为了节电，本系统使用两种电源管理技术：一种是时钟频率调节技术；另一种是时钟挂起控制技术。

　　时 钟频率调节技术是根据CPU所需要的处理量来调节时钟频率的值，通常可在57MHz、28MHz和0 MHz选择。当把图像数据录到卡式存储时，时钟频率为57MHz；当CPU控制CCD中的AF、AE和AWB中，时钟频率为28MHz；当CPU不处理时，时钟频率为0 MHz。这种技术能使功耗降低到最大值的20%。

　　时钟挂起控制技术是把时钟馈电挂在非作用功能模块，并把时钟分成27份。根据摄像机工作模式，利用功能模块和固件改变挂起时钟，从而使整个系统的功耗降低。

　　另外，芯片采用不同电源供电技术，即芯片内部用低电源电压（2.5V）供电，而I/O引脚用3.3V电源供电。这种供电技术也能大大降低电源的功耗。

　　4 性能

　　4.1 单块芯片的性能

　　本系统的单块芯片是目前较新的大规模集成电路LSI。

　　处理技术 0.25um,3层CMOS门阵列

　　时钟频率/MHz 最大值为57

　　芯片面积 10.1mm X 10.1mm

　　晶体管数量/个 3.35 X 10 6

　　电源电压/V 2.5（芯子）/3.3（I/O）

　　功耗/mW 700

　　RISC

　　CPU 时钟频率/MHz 57

　　存储器/KB 4+4

　　封装 FBGA封装，324引脚

　　4.2 单片数字摄像机的性能

　　利用单块芯片组成摄像机，这是SoC（System on Chip）的典型应用。

　　CC传感器 12.7mm(1/2in),1.5 X 10 6像素PS-CC

　　图像分辨率 1360 X 1024像素

　　压缩格式 M-JPEG

　　记录媒体 小型快速存储器（94MB），微驱动（340MB）

　　处理时间 0.8s(编码)，0.6s（放音或放像）

　　图像容量（微驱动） 静止：4800图像，视频：50

　　视频限幅 VGA：15帧/s X 5，QYGA：30帧/s X 5 

　　连续摄像（1.5像素） 20个图像（7.5个图像/s）

　　声音 8位16KHz

　　其它 LCD监视器（45.7mm,110X10 3像素）

　　电池：AAX2

　　体积：110mmX63mmX40mm

　　质量：220mg（主要元件）

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