I2C总线CMOS型PB-0300数字图像传感器

发布时间:2007/4/23 0:00:00 访问次数:479

I2C总线CMOS型PB-0300数字图像传感器 [日期：2004-12-7] 来源：单片机及嵌入式系统应用作者：张宝明梁一曾周末 [字体：图像传感器PB-0300的性能特点、功能设置、与MCS-51系列单片机的接口电路及编程技术。

关键词：I2C总线数字图像传感器

1 功能描述

1.1 性能特点

PB-0300系列CMOS型有源像素数字图像传感器，内置模数转换8、位并行数据输出、64个内部寄存器，采用I2C总线控制，可编程控制；可以在彩色和黑白两种模式下工作。当外接24MHz时钟晶振时，可以获得30帧/s的图像输出。在上电期间，自动调入缺省参数设置，包括自动曝光功能，所以可以不编程情况下使用传感器。主要性能指标如表1。

表1 主要性能指标

阵列格局640×487（311 680像素）
VGA参考：640×480（307 200像素）像素大小和类型有源光电二极管，空间分辨力：7.9μm×7.9μm帧速率/（帧/s）0～39最大数据传输速度/（MB/s）24（在24MHz时钟下）功率/mW300（最大数据速度下）数字信噪比（1lux条件下）大于20dB(10:1)（对绿色像素，30Hz的以照明度）数字敏感度红色：950bit/lux-second,绿色：650bit/lux-second，
蓝色：750bit/lux-second，（增益为10，ADC参考为+5.0V）工作电压/V+5.0工作电流/mA060工作温度/℃-5～70输出8位彩色（单色）数字输出快门电子旋转抓拍可编程控制项窗口尺寸和位置、信号增益、曝光参数、自动曝光参数、ADC参考、帧速率、DAC偏置

1.2 内部结构

PB-0300由五大部分组成：数字逻辑模块、像素阵列、列平行的增益电路和读出电路、8位ADC、偏置DACs，如图1所示。

主要引脚功能如表2。

表2 主要引脚功能描述

引脚名称工作方式功能描述LINE_VALID输出行有效信号--图像数据在数据输出总线上时有效FRAME_VALID输出帧有效信号SDATA输入/输出I2C数据通道SCLK输入I2C时钟PIX_CLOCK输出像素时钟，下降沿有效CLOCK_OUT输出主时钟输出CLOCK_IN输入时钟输入，标称主时钟为24MHzDOUT0～7输出8位并行数据输出SADDR输入器件连线地址脚，SADDR=5V：写地址=BA，读地址=BB；SADDR=0V:写地址=92，读地址=93VREF1输出ADC参考偏置STANDBY输入关闭模拟偏置电路和内部时钟（省电）RESET_BAR输入复位键，低电平有效

PB-0300有三种分开的供电电源：数字电源、模拟电源和传感器阵列电源。使用时要特别注意各电源间的相互影响。

2 图像输出格式与时序

PB-0300控制像素数据输出的信号有：帧有效（FRAME-VALID）信号、行有效（LINE-VALID）信号、像素时钟（PIXCLK）信号。FRAME-VALID信号控制一帧有效图像的输出，高电平有效；LINE-VALID信号控制每行有效信号的输出，高电平有效；PIXCLK信号控制每个像素的输出，当FRAME-VALID和LINE-VALID均为高电平时，每个像素时钟周期输出一个8位像素信号；并行的DOUT0～DOUT7是像素数据的8位输出，它们始终和像素时钟同步。在PIXCLK处于下降沿时，数据输出和LINE-VALID都不能改变。在默认的VGA（640×480）下，当每行640个有效像素信号输出之后，LINE-VALID变为低电平，PB-0300按一定编码方式向外输出982个无效信号，然后再输出像素信号。当480行有效像素和无效信号完全输出之后，传感器再输出9行空白信号。这期间FRAME-VALID为低电平，标志着当前帧的结构和下一帧的开始；同时，读入寄存器的最新值，通过对寄存器编程而改变的图像参数在下一帧生效。信号输出时序如图2所示。

3 寄存器设置

PB-0300共有64个寄存器（R0-R63），地址依次为00H～3FH，在缺省情况下有自动曝光功能；可以改变输出图像的大小、位置和速度；通过调节像素累积时间、ADC参考和增益值可以控制采集到的图像亮度。下面介绍几个主要寄存器的功能。

*复位控制寄存器（R13）

R13能够使PB-0300复位到上电后的缺省状态。首先向R13的最低位写入“1”，使PB-0300处于复位状态，然后再写入“0”继续工作。