探析黑白cmos图像传感器ov9120原理核心期刊论文发表

　　摘要：1963年Morrison发表了可计算传感器，这是一种可以利用光导效应测定光斑位置的结构，成为CMOS图像传感器发展的开端。1995年低噪声的CMOS有源像素传感器单片数字相机获得成功。文章发表在《计算机与网络》上，是电子工程师论文发表范文，供同行参考。

　　关键词：CMOS图像传感器,ov9120原理

　　图像传感器一个直观的性能指标就是对图像的复现的能力。而象素阵列就是直接关系到这一指标的关键的功能模块。按照像素阵列单元结构的不同，可以将像素单元分为无源像素单元PPS(passive pixel schematic)，有源像素单元APS(activepixel schematic)和对数式像素单元，有源像素单元APS又可分为光敏二极管型APS、光栅型APS.

　　1.本文阐述了CMOS图像传感器的一般特征，详细介绍了黑白CMOS图像传感器芯片OV9120的性能、特点及工作原理，给出了OV9120在图像采集处理中的具体应用实例。 关键词：CMOS图像传感器;OV9120;图像采集1　概述随着CMOS技术的发展及市场需求的增加，CMOS图像传感器得以迅速发展。

　　2 引脚功能OV9120采用48脚LCC封装，其引脚排列如图1所示。

　　3 结构性能及工作原理

　　3.1 内部结构OV9120内置1312×1036分辨率的镜像阵列、10位A/D转换器、可调视频窗、SCCE接口、可编程帧速率控制、可编程/自动曝光增益控制、内外帧同步、亮度均衡计数器、数字视频端口、定时产生器、黑电平校准及白平衡控制等电路。其内部结构如图2所示。

　　3.2 性能特点OV9120是135万像素(1312×1036)、1/2英寸的CMOS图像传感芯片，它采用SXGA/VGA格式，最大帧速率可达到30帧/s(VGA)，该芯片将CMOS光感应核与外围辅助电路集成在一起，同时具有可编程控制功能。OV9120芯片的基本参数如下●图像尺寸:6.66mm×5.32mm，像素尺寸，5.2μm×5.2μm;●信噪比>54dB;●增益调整范围:0～24dB;●SXGA输出时，阵列大小为1280×1024，VGA输出时，阵列大小为640×480;●供电电源电压为直流3.3V和2.5V;●暗电流: 28mV/s;●动态范围:60dB。

　　3.3 工作原理CMOS镜像阵列的设计主要建立在逐行传送的扫描场读出系统和带同步像素读出电路的电子快门之上。而电子曝光控制算法(或系统规则)则建立在整个图(物)像亮度基础之上。在景像(或布景)正常时，一般曝光都比较理想。但在景像光线不适当时，则应通过自动曝光控制(AEC)白/黑比调节来使其满足应用要求。

　　OV9120内部嵌入了一个10位A/D转换器，因而可以同步输出10位的数字视频流D[9..0]。在输出数字视频流的同时，还可提供像素同步时钟PCLK、水平参考信号HREF以及垂直同步信号VSYNC，以方便外部电路读取图像。

　　ZV端口就是相机(镜头)的焦距调节视频端口。OV9120的ZV功能能使相机透镜变焦而急速移向(或移离)目标。OV9120可利用外部主导机构(master device)设定曝光时间。当FREX被置位于1时，像素阵列被迅速充电，传感器保持为高以拍摄图像(或物像)。

　　SCCB的接口有SCCE 、SIO_C 、SIO_D三条引线，其中SCCE是串行总线使能信号，SIO_C是串行总线时钟信号，SIO_D是串行总线数据信号。SCCB对总线功能的控制完全是依靠SCCE、SIO_C、SIO_D三条总线上电平的状态以及三者之间的相互配合来实现的。控制总线规定的条件如下：当SCCE由高电平变为低电平时，数据传输开始。

　　黑白cmos图像传感器ov9120的原理及应用 :

　　4 OV9120在图像采集系统中的应用整个图像采集系统主要由OV9120图像传感芯片、CPLD控制模块、RAM存储器、DSP信号处理器、晶振电路等几部分组成。在本系统中，OV9120作为系统的图像传感器，首先在其内部将获取的图像采样量化，然后在外部逻辑的控制下输出数字图像，并存入图像存储器。

　　CPLD作为采集系统核心控制逻辑的主控模块，可用来协调其它各模块的工作。OV9120的SCCB总线参数配置是整个控制逻辑模块执行的起点，只有利用SCCB总线将OV9120配置完毕后，才能进行图像采集工作。OV9120采集得到的图像数据可存储到SRAM中以供DSP使用，从而完成图像采集系统与DSP识别系统之间的交互操作。其系统原理图如图3所示。

　　HREF为高电平期间，系统共传输1280位数据。也就是说：在一帧图像中，即VSYNC为低电平期间，HREF会出现1024次高电平。而下一个VSYNC信号上升沿的到来则表明分辨率1280×1024的图像采集过程的结束。实现采集的软件设计可在MAX+plusII环境中实现。软件设计的主要工作是CPLD对OV9120的配置。

　　在开始充电时，首先对系统进行初始化。CPLD的全局时钟可用24MHz的晶振电路产生。配置时首先配置SCCB，配置完毕后将SCCE置1。当接收到DSP的开始采集信号后，根据同步信号的状态来判定是否开始采集数据，采集数据的同时可将数据送往SRAM。当DSP接收到CPLD的读取信号后，即可开始读取数据。

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