CMOS Sensor的調試經驗

?

　　目前，包括移動設備在內的很多多媒體設備上都使用了攝像頭，而且還在以很快的速度更新換代。目前使用的攝像頭分為兩種：CCD(Charge Couple Device電荷偶合器件)和 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor互補金屬氧化物半導體)。這兩種各有優劣：目前CCD主要使用高質量的DC、DV和高檔手機上，其圖像質量較好，但是整個驅動模組相對比較復雜，而且目前只有曰本一些企業掌握其生產技術，對于選用的廠商來說成本會比較高昂，而且一些設備對與圖像質量沒有很苛刻的要求，對體積要求會高一些;而CMOS正好滿足這樣的要求，CMOS模組則比較簡單，目前很多廠商已經把驅動和信號處理的ISP(Image Signal Processor)集成在模組內部，這樣體積就更小，而且其生產技術要求相對簡單、工藝比較成熟、成本較低、外圍電路簡單、圖像質量也可以滿足一般的要求，所以在嵌入式市場中占有很大份額，目前一些高端的CMOS Sensor的質量已經可以和CCD 的質量相媲美。

　　我這里要介紹的就是CMOS攝像頭的一些調試經驗。

　　首先，要認識CMOS攝像頭的結構。我們通常拿到的是集成封裝好的模組，一般由三個部分組成：鏡頭、感應器和圖像信號處理器構成。一般情況下，集成好的模組我們只看到外面的鏡頭、接口和封裝殼,這種一般是固定焦距的。有些廠商只提供芯片，需要自己安裝鏡頭，鏡頭要選擇合適大小的鏡頭，如果沒有夜視要求的話，最好選擇帶有紅外濾光的鏡頭，因為一般的sensor都能感應到紅外光線，如果不濾掉，會對圖像色彩產生影響，另外要注意在PCB設計時要保證鏡頭的聚焦中心點要設計在sensor的感光矩陣中心上。除了這點 CMOS Sensor硬件上就和普通的IC差不多了，注意不要弄臟或者磨花表面的玻璃。

　　其次，CMOS模組輸出信號可以是模擬信號輸出和數字信號輸出。模擬信號一般是電視信號輸出，PAL和NTSC都有，直接連到電視看的;數字輸出一般會有并行和串行兩種形式，由于圖像尺寸大小不同，所要傳輸的數據不同，數據的頻率差異也很大，但是串行接口的pixel clock頻率都要比并行方式高(同樣的數據量下這不難理解)，較高的頻率對外圍電路也有較高的要求;并行方式的頻率就會相對低很多，但是它需要更多引腳連線;所以這應該是各有裨益。(筆者測試使用的系統是8bit并行接口)另外輸出信號的格式有很多種，視頻輸出的主要格式有：RGB、YUV、BAYER PATTERN等。一般CMOS Sensor模組會集成ISP在模組內部，其輸出格式可以選擇，這樣可以根據自己使用的芯片的接口做出較適合自己系統的選擇。其中，部分sensor為了降低成本或者技術問題，sensor部分不帶ISP或者功能很簡單，輸出的是BAYER PATTERN，這種格式是sensor的原始圖像，因此需要后期做處理，這需要有專門的圖像處理器或者連接的通用處理器有較強的運算能力(需要運行圖像處理算法)。不管sensor模組使用何種數據格式，一般都有三個同步信號輸出：幀同步/場同步(Frame synchronizing)、行同步(Horizontal synchronizing)和像素時鐘(pixel clock)。要保證信號的有效狀態與自己系統一致，如都是場同步上升(下降)沿觸發、行同步高(低)電平有效等。

　　通過以上介紹，我們就可以根據自己的使用的系統選擇適合的sensor模組。要選擇接口對應(如果并行接口，sensor模組輸出數據bit位多于接受端，可以用丟棄低位的數據的方法連接)、數據格式可以接受或處理、pixel clock沒有超過可接受的最高頻率(有的是可調的，但幀率會受影響)、場同步和行同步可以調節到一致的sensor模組，這樣才可以保證可以使用。