【正文】 器后 ,OV7670 會(huì)自動(dòng)把寄存器地址加 1, 程序可繼續(xù)向下寫 , 而不需要再 次輸入地址 , 從而三相寫數(shù)據(jù)變?yōu)榱藘上鄬憯?shù)據(jù) , 由于本系統(tǒng) 15 中只需要對(duì)有限個(gè)不連續(xù)寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行更改 , 如果采用對(duì)全部寄存器都加以配置這一方法的話 , 會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間和資源 , 所以我們只對(duì)需要更改數(shù)據(jù)的寄存器進(jìn)行寫數(shù)據(jù)。其中兩根線的上升和下降時(shí)延、高低電平的維持時(shí)間都有較嚴(yán)格的要求 , 軟件的延時(shí)時(shí)間要根據(jù) CPU 速度和 GPIO 口的速度精確的計(jì)算后才能使通訊保持順暢。 為了避免傳送無用的信息位 ,分別在傳輸開始之前、傳輸結(jié)束之后將 SIO_D 設(shè)置為高電平。 SCCB 的接口有 SCCE、 SIO_C、 SIO_D( SCCE 是串行總線使能信號(hào) , SIO_C 是串行總線時(shí)鐘信號(hào) , SIO_D 是串行總線數(shù)據(jù)信號(hào) ) 三條引腳。 通過 SCCB 總線設(shè)置 OV7670 的幀頻 系統(tǒng)上電后需要對(duì) CMOS 圖像傳感器進(jìn)行初始化 , 以確定采集圖像的開窗位置、開窗大小和黑白工作模式等。 可控性好： CMOS集成電路輸出波形的上升和下降時(shí)間可以控制，其輸出的上升和下降時(shí)間的典型值為電路傳輸延遲 時(shí)間的 125%~140%。 抗輻射能力強(qiáng)： CMOS集成電路中的基本器件是 MOS晶體管，屬于多數(shù)載流子導(dǎo)電器件。 扇出能力強(qiáng)：扇出能力是用電路輸出端所能帶動(dòng)的輸入端數(shù)來表示的。 溫度穩(wěn)定性能好：于 CMOS集成電路的功耗很低，內(nèi)部發(fā)熱量少，而且， CMOS電路線路結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)都具有對(duì)稱性，在溫度環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，某些參數(shù)能起到自動(dòng)補(bǔ)償作用，因而 CMOS集成電路的溫度特性非常好。對(duì)于VDD=15V的供電電壓（當(dāng) VSS=0V時(shí)），電路將有 7V左右的噪聲容限。 力強(qiáng)： MOS集成電路的電壓噪聲容限的典型值為電源電壓的 45%，保證值為電源電壓的 30%。當(dāng) VDD=15V， VSS=0V時(shí)，輸出邏輯擺幅近似 15V。國(guó)產(chǎn)CC4000系列的集成電路，可在 3~18V電壓下正常工作。單個(gè)門電路的功耗典型值僅為20mW，動(dòng)態(tài)功耗（在 1MHz工作頻率時(shí)）也僅為幾 mW。 13 功耗低： CMOS集成電路采用場(chǎng)效應(yīng)管，且都是互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，工作時(shí)兩個(gè)串聯(lián)的場(chǎng)效應(yīng)管總是處于一個(gè)管導(dǎo)通，另一個(gè)管截止的狀態(tài)，電路靜態(tài)功耗理論上為零。該產(chǎn)品 VGA 圖像最高達(dá)到 30 幀 /秒。它體積小、工作電壓低，提供單片 VGA 攝像頭和影像處理器的所有功能。研究人員致力于提高 CMOS 圖像傳感器的綜合性能 , 縮小單元尺寸 , 調(diào)整 CMOS 工藝參數(shù) , 將數(shù)字信號(hào)處理電路、圖像壓縮、通訊等電路集成在一起 , 并制作濾色片和微透鏡陣列 , 以實(shí)現(xiàn)低成本、低功耗、低噪聲、高度集成的單芯片成像微系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展， CMOS 圖像傳感器正在向高靈敏度、高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍、集成化、數(shù)字化、智能化的 “片上相機(jī) ”解決方案方向發(fā)展。 CMOS集成電路特點(diǎn) CMOS傳感器是當(dāng)前被普遍采用圖像傳感器之一，是利用感光二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 CMOS 傳感器中每一個(gè)感光元件都直接整合了放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換邏輯，當(dāng)感光二極管接受光照、產(chǎn)生模擬的電信號(hào)之后，電信號(hào)首先被該感光元件中的放大器放大，然后直接轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 數(shù)字信號(hào)。由于感光元件生成的電信號(hào)實(shí)在太微弱了，無法直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換工 作，因此這些輸出數(shù)據(jù)必須做統(tǒng)一的放大處理 —這項(xiàng)任務(wù)是由 CCD 傳感器中的放大器專門負(fù)責(zé)，經(jīng)放大器處理之后，每個(gè)像點(diǎn)的電信號(hào)強(qiáng)度都獲得同樣幅度的增大；但由于 CCD 本身無法將模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，因此還需要一個(gè)專門的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行處理，最終以二進(jìn)制數(shù)字圖像矩陣的形式輸出給專門的 DSP處理芯片。 在接受光照之后，感光元件產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流，電流大小與光強(qiáng)對(duì)應(yīng)，因此感光元件直接輸出的電信號(hào)是模擬的。而索尼的四色 CCD技術(shù)則將其中的一個(gè)綠色濾光片換為翡翠綠色（英文 Emerald， 有些媒體稱為 E通道），由此組成新的 R、 G、 B、 E四色方案。 每個(gè)感光元件對(duì)應(yīng)圖像傳感器中的一個(gè)像點(diǎn)，由于感光元件只能感應(yīng)光的強(qiáng)度，無法捕獲色彩信息，因此必須在感光元件上方覆蓋彩色濾光片。 CMOS開口率低造成的另一個(gè)麻煩在于，它的像素點(diǎn)密度無法做到媲美 CCD的地步，因?yàn)殡S著密度的提高，感光元件的比重面積將因此縮小，而 CMOS開口率太低，有效感光區(qū)域小得可憐，圖像細(xì)節(jié)丟失情況會(huì)愈為嚴(yán)重。但在周邊組成上，CCD的感光元件與 CMOS的感光元件并不相同，前者的感光元件除了 感光二極管之外，包括一個(gè)用于控制相鄰電荷的存儲(chǔ)單元，感光二極管占據(jù)了絕大多數(shù)面積 —換一種說法就是， CCD感光元件中的有效感光面積較大，在同等條件下可接收到較強(qiáng)的光信號(hào)，對(duì)應(yīng)的輸出電信號(hào)也更明晰。在低端市場(chǎng)， CMOS將擠占大半 CCD圖像傳感器原占的市場(chǎng)，成為低端市場(chǎng)的主流?？梢?CMOS與 CCD圖像傳感器互為補(bǔ)充，不會(huì)出現(xiàn)誰消滅誰的結(jié)局，在可預(yù)見的未來將并存發(fā)展，共同繁榮圖像傳感器市場(chǎng)。這主要是 CCD具有成熟的技術(shù)與市場(chǎng)， CMOS器件具有較高的技術(shù)市場(chǎng)開發(fā)成本。隨著 CCD與 CMOS傳感技術(shù)的進(jìn)步，兩者的差異有逐漸縮小的態(tài)勢(shì)。由于具有上述特點(diǎn)，它適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，適用于要求小尺寸、 低價(jià)位、攝像質(zhì)量無過高要求的應(yīng)用，如保安用小型 /微型相機(jī)、手機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)、無線手持式視頻會(huì)議系統(tǒng)、條形碼掃描器、傳真機(jī)、玩具、生物顯微計(jì)數(shù)、某些車用攝像系統(tǒng)等大量高商用領(lǐng)域，CCD與 CMOS圖像傳感器相比，具有較好的圖像質(zhì)量和靈活性，仍然保持高端的攝像技術(shù)應(yīng)用。 綜上所述： CMOS與 CCD圖像傳感器相比，具有功耗低、攝像系統(tǒng)尺寸小，可將信號(hào)處理電器與 CMOS圖像傳感器集成在一個(gè)芯片上等優(yōu)點(diǎn)。這種功能可用于在畫面局部區(qū)域進(jìn)行高速瞬時(shí)精確目標(biāo)跟蹤。 CMOS像感器設(shè)計(jì)者都采用將模數(shù)轉(zhuǎn)換（ ADC）作在每個(gè)像元中，使 CMOS傳感器信號(hào)讀出速率可達(dá)1000PIXELS/S。 10 速度：由于大部分相機(jī)電路可與 CMOS圖像傳感器在同一芯片上制作，信號(hào)及驅(qū)動(dòng)傳輸距離縮短，電感、電容及寄生延遲降低，信號(hào)讀出采用 X2Y尋址方式， CMOS圖像傳感器工作速度優(yōu)于 CCD。 CMOS傳感器設(shè)計(jì)者采用在不同時(shí)間對(duì)不同行進(jìn)行曝光的滾動(dòng)快門方式解決此問題，這種方式減少了像元中是晶體管，提高了占空比，但在高性能應(yīng)用中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)會(huì)出現(xiàn)明顯的圖像變形，因此只適合 某些商業(yè)應(yīng)用。 CMOS傳感器在每個(gè)像元中需要一定數(shù)量的晶體管來實(shí)現(xiàn)電子快門功能，增加電子快門功能將增加像元中的晶體管數(shù)量。 電子快門：快門代表了任意控制曝光開始和停止的能力。 COMS圖像傳感器由于采用 CMOS工藝。 CCD圖像傳感器靈敏度較 COMS圖像傳感器高 30%50%。由于數(shù)據(jù)傳送方式不同，因此 CCD與 COMS傳感器在效 能與應(yīng)用上也有諸多差異。 CCD傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷都會(huì)依次傳送到下一個(gè)象素中，由最底端部分輸出會(huì)，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出：而在COMS傳感器中，每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器 A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。通過對(duì)輸入信號(hào)、輸出信號(hào)、數(shù)據(jù)總線和地址總線的鏈接， FPGA可控制圖像傳感器，并有 SRAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存。 OV7670圖像數(shù)據(jù)采集板主要完成圖像數(shù)據(jù)采集，其圖像數(shù)據(jù)總線、幀圖像數(shù)據(jù)時(shí)鐘、幀同步信 號(hào)、行同步信號(hào)與 FPGA圖像數(shù)據(jù)接收緩存板相連， FPGA協(xié)調(diào)兩片 SRAM“乒乓模式 ”的讀寫操作，并完成模塊的外部接口。 圖像采集系統(tǒng) 基于 FPGA的 CMOS圖像傳感器采集系統(tǒng)如圖 。它主要包括圖像存儲(chǔ)器單元、 CMOS攝像頭接口、 PC機(jī)總線接口等。 OmmiVision 圖像傳感器應(yīng)用獨(dú)有的傳感器技術(shù)，通過減少或消除光學(xué)或電子缺陷如固定圖案噪聲、托尾、浮散等，提高圖像質(zhì)量，得到清晰的穩(wěn)定的彩色圖像。用戶可以完全控制圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式和傳輸方式。通過 SCCB 總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率 8位影響數(shù)據(jù)。 圖像采集 7 圖像傳感器 COMS圖像傳感器是近幾年發(fā)展較快的新型圖像傳感器，由于采用了相同 COMS技術(shù)，因此可以將像素陣列與外圍支持電路集成在同一塊芯片上，是一個(gè)完整的圖像系統(tǒng)。用戶可以利用這些預(yù)定義和預(yù)測(cè)試的軟件模塊在可編程邏輯器件內(nèi)迅速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能?？删幊踢壿嬈骷膬蓚€(gè)主要類型是：現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA)和復(fù)雜可編程邏輯器件 (CPLD)，與 CPLD 相比， FPGA 可提供更高的邏輯密度、更豐富的特性和更高的性能。固定邏輯器件中的電路是永久性的，用于完成一種或一組功能。 6 第 2 章 系統(tǒng)方案 FPGA開發(fā)環(huán)境 數(shù)字電子領(lǐng)域中三種基本的器件類型為：存儲(chǔ)器件、微處理器和邏輯器件。實(shí)際上， LUT 具有更快的執(zhí)行速度和更大的規(guī)模。 當(dāng)用戶通過原理圖或 HDL 語言描述了一個(gè)邏輯電路以后， PLD/FPGA 開發(fā)軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算邏輯電路的所有可能結(jié)果，并把真值表 ( 即結(jié)果 ) 事先寫入 RAM，這樣，每輸入一個(gè)信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算就等于輸入一個(gè)地址進(jìn)行查表，找出地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，然后輸出即可。 FPGA作為 RAM 查找表 (LookUpTable) 簡(jiǎn)稱為 LUT， LUT 本質(zhì)上就是一個(gè) RAM。而 FPGA不同邏輯可以并行執(zhí)行 ,可以同時(shí)處理不同任務(wù) ,這就導(dǎo)致了 FPGA工作更有效率。 2),FPGA管腳多 ,容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng) ： 單片機(jī) IO口有限 ,而 FPGA動(dòng)輒數(shù)百 IO,可以方便連接外設(shè) .比如一個(gè)系統(tǒng)有多路 AD,DA,單片機(jī)要 進(jìn)行仔細(xì)的資源分配 ,總線隔離 ,而 FPGA由于豐富的 IO資源 ,可以很容易用不同 IO 連接各外設(shè)?？梢哉f， FPGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。這樣，同一片 FPGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功 能。 FPGA的編程無須專用的 FPGA編程器，只須用通用的 EPROM、 PROM編程器即可。加電時(shí)， FPGA芯片將 EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程 RAM中，配置完成后， FPGA進(jìn)入工 作狀態(tài)。 FPGA是由存放在片內(nèi) RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的 RAM 進(jìn)行編程。在 PCB完成以后，還可以利用 FPGA的在線修改能力，隨時(shí)修改設(shè)計(jì)而不必改動(dòng)硬件電路。 FPGA 如同一張白紙或是一堆積木，工程師可以通過傳統(tǒng)的原理圖輸入法，或是硬件描述語言自的設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)。作為專用集成電路（ ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路， FPGA 既解決