现代电子技术 白晓宁 黄建军 谢维信

        摘　要：介绍了CMOS黑白图像传感芯片OV5017的性能与特点，给出了采集卡软硬件设计实例，他利用TMS320VC5402对OV5017的图像数据进行采集和一些预处理工作，其数据通过DSP-PCI桥芯片PCI2040送给主机，从而实现图像采集系统的高速性和灵活性。

        关键词：TMS320VC5402；OV5017；PCI2040；图像采集；驱动设计

        随着计算机电子技术的不断发展，图像采集系统在各个方面得到了越来越广泛的应用，同时也对图像采集系统提出了更高的要求，快速、灵活、方便及可控性成为图像采集系统发展的方向。本文设计的采集系统以通用的DSP芯片TMS320VC5402作为核心处理器、OV5017作为系统的图像传感器，而数据通过PCI桥电路发送给PC机，因此该系统结构简单，具有即插即用、传输速率高的特点，并且由于OV5017可通过编程实现对该芯片的控制，TMS320VC5402又可对图像做一些预处理工作，因此具有采集系统的灵活性、可控性，鉴于该系统采集过程中的灵活性、快速性和可控性，故可更好地应用于一些需要实时采集、控制的图像监控、多媒体应用等领域。

    1　OV5017简介

        近年来发展较快的CMOS图像传感器，内部采用了相同的CMOS技术，因此可以将象素阵列与外围支持电路集成在同一块芯片上。CMOS图像传感器主要包括：一个图像传感器核心、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和A/D转换器。与CCD相比，CMOS图像传感器将整个图像系统集成在一块芯片上，具有性价比高、编程简单、功耗低的优点。

        美国OmniVision公司开发的OV5017将CMOS光感应核与外围支持电路集成在一起，具有可编程控制与视频A/D混合输出等功能，其输出的视频为黑白图像，与CCIR标准兼容，该芯片适用于图像识别领域。

    基本参数为：

    (1)内置8 b的A/D。

    (2)帧频为50～0．5，曝光设置为1～1/100帧。        

    (3)芯片图像尺寸为4．2 mm×3．2 mm，单个象素尺寸为11μm×11μm。

    (4)信噪比SNR＞42 dB；自动增益控制为0～18 dB。

    (5)帧频为50且f1．4时，最小照度为0．51 ux。

    (6)帧频为50时，峰值功耗小于100 mW。

    (7)5 V模拟供电和5/3．3 V数字供电。

        芯片内部有11个8 b寄存器，通过对地址线A［3…0］的设置来选择寄存器，通过读写数据线［7…0］来读取或设置寄存器。在对寄存器进行读/写时，应使片选CSB与输出使能OEB/写使能WEB有效。

        OV5017输出模拟视频信号，格式为逐行扫描，可以同步输出8 b的数字视频流D［7…0］。在输出数字HREF、垂直同步信号VSYNC，便于外部电路读取图像。

    2　图像采集系统硬件设计

    图像采集系统硬件结构图如图1所示。

        在本系统中，OV5017作为系统的图像传感器，其内部将获取的图像采集量化，在TMS320C5402的控制下输出数字图像，经过DSP存入图像存储器。根据OV5017视频读取时序(如图2)可设计如下连接：OV5017的管脚A［3…0］，D［7…0］与TMS320C5402的管脚A［3…0］，D［7…0］直接相连，用DSP的R/W产生OV5017的读写使能信号；用DSP的IS产生OV5017的片选信号，即只在DSP的I/O空间读写；用OV5017的PCLK，VSYNC产生读数据的中断信号，HREF作为数据有效的判断信号与BIO连接，OV5017的时钟信号由DSP的一个串口发送时钟CLKX0分频产生。

        TMS320VC5402的HINT与本身的INT2相连用于HPI方式引导，HPIENA，HDS2，HAS接高电平；HDS1接PCI2040的HDS；HBIL接PCI2040的HWIL；HAD［0…7］接PCI2040的HAD［0…7］；RS接PCI2040的HRST0；HRDY接PCI2040的HRDY5X0；HCS接PCI2040的HCS0；HR/W接PCI2040的HR/W；HCNTL［0