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Camera1 camera初探之camera模組和硬體接口

一、Camera模組介紹:

攝像頭結構模組的圖檔如下:

  

Camera1 camera初探之camera模組和硬體接口

Camera模組主要由以下幾部分組成:

  

Camera1 camera初探之camera模組和硬體接口

(1)工作原理:

      物體通過鏡頭(lens)聚集的光,通過CMOS或CCD內建電路,把光信号轉換成電信号,再經過

内部圖像處理器(ISP)轉換成數字圖像信号輸出到數字信号處理器(DSP)加工處理,轉換成标準的

GRB、YUV等格式圖像信号。

(2)CCM 包含四大件:

        鏡頭(lens)、傳感器(sensor)、軟闆(FPC)、圖像處理晶片(DSP)。決定一個攝像頭好壞的重

要部件是:鏡頭(lens)、圖像處理晶片 (DSP)、傳感器(sensor)。

鏡頭(lens)是相機的靈魂,鏡頭(lens)對成像的效果有很重要的作用,是利用透鏡的折射原理,景物光線

通過鏡頭,在聚焦平面上形成清晰的影像,通過感光材料CMOS或CCD感光器記錄景物的影像。

傳感器(sensor)是CCM的核心子產品,目前廣泛使用的有兩種:一種是廣泛使用的CCD(電荷藕合)元件;

另一種是CMOS(互補金屬氧化物導體)器件。

圖像處理晶片(DSP)是CCM的重要組成部分,它的作用是将感光晶片獲得的資料及時快速地傳遞中央處

理器并重新整理感光晶片,是以DSP晶片的好壞,直接影響畫面品質(比如色彩飽和度,清晰度等)。

(3)圖像的輸出格式:

A、YUV:

  “Y”表示明亮度(Luminance、Luma),“U”和“V”則是色度、濃度(Chrominance、Chroma), 一般情況下

sensor支援YUV422格式,即資料格式是按Y-U-Y-V次序輸出的。

B、JPEG:

  作為一種存儲格式它是非常普遍的,但是作為sensor的輸出格式的話,一般是低分辨率的,其自帶JPEG engine,

可以直接輸出壓縮後的jpg格式的資料;

C、RGB

  傳統的紅綠藍格式,比如RGB565.通俗點說它的顔色混合方式就好像有紅、綠、藍三盞燈,當它們的光互相疊合

的時候,色彩相混,而亮度卻等于兩者亮度之總和,越混合亮度越高,即加法混合;

D、RAW

圖像感應器将捕捉到的光源信号轉化為數字信号的原始資料。RAW檔案是一種記錄了數位相機傳感器的原始資訊,

同時記錄了由相機拍攝所産生的一些原資料(Metadata,如ISO的設定、快門速度、光圈值、白平衡等)的檔案。

RAW是未經處理、也未經壓縮的格式,可以把RAW概念化為“原始圖像編碼資料”或更形象的稱為“數字底片”。

不同的輸出格式,包含的資料大小不同:

  首先,如果說資料量最小,那麼莫過于RAW格式,但是,資料傳輸過來要經過一次性大量的計算才能将

裡面的資訊提取出來,如果你想用,一般5M以上sensor就隻輸出RAW資料以保證比較快的輸出速度,後端

挂一個DSP來處理輸出的資料。其次是JPEG,資料量也很小,但是同樣要求較快的處理速度。

  而RGB和YUV一個像素都是占用了2B的大小,但是RGB卻可以資料讀出來直接刷到屏上,為什麼要卻要

選擇YUV的呢?原因在于YUV輸出亮度信号沒有任何損失,而色偏信号人眼并不是特别敏感,RGB565輸出格

式是R5G3 G3B5會丢掉很多原始資訊,是以YUV圖像品質和穩定性要比RGB565好的多。

(4)傳感器尺寸和畫質的關系:

     傳感器尺寸大小對于畫質的影響,其實跟之前一樣,就是采集的光線資料的正确性和完整性的不同。在像素相同的情況下:

A、傳感器面積越大,感光陣列的面積就越大,相鄰感光電路的距離就越大,加電時産生的電磁幹擾就越小;

B、傳感器面積越大,感光陣列的面積就越大,對應單個像素的透鏡就能做的越大,聚集到的光線就越多,感光二

極管受光後産生的輸出電平就越高。假設噪聲大小不變,那麼更大的有用輸出電平,帶來更高的信噪比,轉換後的信

息處理時正确率就越高;

C、為什麼在光線非常好的時候,傳感器尺寸大小間的差異會縮小? 因為即使傳感器尺寸小,但是光線強度足夠,每

個感光二極管都能受到足夠的光線,産生的信噪比就大,噪點也就縮小了。

(5)圖像解析度/分辨率(Resolution):

  

Camera1 camera初探之camera模組和硬體接口

二、Camera硬體接口:

1、camera的硬體接口如下圖所示:

   

Camera1 camera初探之camera模組和硬體接口

主要由如下五部分組成,協同工作:

(1)三路電壓AVDD/DVDD/IOVDD:

  AVDD模拟電源,主要給感光區和ADC部分供電,要求比較幹淨;

  DVDD數字電源,主要是給ISP的部分供電;

  IOVDD數字IO電源,給I2C和 DVP部分供電。

(2)PDN/RST:

  RST:用來reset sensor;RESET一般是低有效,當脈沖為低時,reset sensor,而正常工作時,應該為高。

     複位時序時序通常是: 高 –> 低 –> 高,根據硬體需要加一定的延時;

  PWN:PWN一般高有效,當脈沖為高時,進入省電模式,而正常工作時為低。高電平時,一切對camera的

     操作都是無效的,包括複位。是以在RST之前,一定要将PWN管腳設定為正常工作模式,否則複位無效。

(3)I2C 控制接口SCL/SDA

(4)MCLK 時鐘用于分頻給其他的clk使用;

(5)mipi 接口RCP/RCN、RDP/RDN

2、camera 的工作時序:

camera 工作時的上電時序,要完全按照datasheet上面的先後及時間間隔來:

  

Camera1 camera初探之camera模組和硬體接口

同樣camera的下電時序也是一樣:

  

Camera1 camera初探之camera模組和硬體接口

作者:frank_zyp

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