USB2.0 摄像头微处理器硬件设计及外围电路分布

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1、USB2.0摄像头微处理器硬件设计及外围电路分布深圳集成电路设计产业化基地管理中心黄黎1.引言：USB2.0摄像头微处理器支持高速USB2.0接口，内嵌强劲的图像后处理单元，JPEG高速编译码器，支持高达200万像素的CMOS传感器接口和CCD传感器接口，处理器设计的产品可以实现独特的运动监测功能与脸部追踪功能，这不仅大大加强了显示效果，提高了画面的品质，更拓展了PC摄像头的应用领域，如增强的实时视频聊天功能和门禁监测系统。主要功能:USB2.0高速传输并兼容USB1.1；高速图像后处理单元；JPEG高速编译码器；VGA下30帧/秒高速传输；CMOS/

2、CCD接口；内置8比特微控制器不仅具备以上的先进特性，还拥有以下多种可扩展性：多个GPIO接口为增加连拍、LED指示灯、快捷键等功能提供了无限可能；USB2.0兼容USB1.1，为摄像头的广泛的使用增加了保障；支持多种操作系统，如64-bitWindow，WindowsXP,Linux,Mac,VxWorks,WinCE等等。以下就是对USB2.0摄像头微处理器的硬件设计方法的介绍。2.系统硬件设计2.1振荡器USB2.0摄像头微处理器的钟频是12MHz，外部时钟频率稳定性必须小于±50ppm。图2-1是振荡器电路的设计参考图。图1：振荡器电路2.2复

3、位上电后，复位信号必须在低设置处停上最少10ms,才能使来自振荡器的信号稳定。芯片集将在341us后进入稳定状态。图2：复位电路图3：上电顺序图2-2展示了复位电路。二极管(D)在电力关闭时用于加快电容器(C)放电的速度。如果PCB空间不足，可选择将D去除。2.3电源和地2.3.1电源和地的类型电源供应是由数字部分和模拟部分构成。表格1：电源和地的类型信号名称信号描述类型PIN脚USB_VDDAUSB3.3VAnalogP13Power21USB_VSSAUSBAnalogGroundP1722USB_VDDDUSB3.3VDigitalP18Powe

4、rUSB_VDDLUSB1.8VDigitalP19PowerUSB_VSDLUSBDigitalGroundP20OVDDI/OpowerP231OVSSI/OgroundP130DVDD1CorepowerP729DVSSCoregroundP6注释：P–Power2.3.2电源线路该电路使用的是单一电源供应模式。由外接电源供应3.3V的I/O电到芯片，再由其内置的PR(电源调节器)输出1.8V从DVDDpin脚供应到USB_VDDL。内置PR电路需要将最少为10uF的电容放在与DVDDpin脚最近的位置上。这些调节器必须能够做到在进入待机模式时自

5、动转为低功耗状况。图4：3.3V电源线路图中VBUS_IN是由USB接口过来的5V电压3、外围电路分布USB2.0摄像头微处理器的外围接口分布主要有:USB2.0接口；EEPROM接口；传感器接口；其它功能PIN接口和USB2.0PCB排版。USB2.0接口表格2：USB接口信号名称信号描述类型电源PIN脚USB_VRESConnectedtoanexternalBUSB_VDDA236.195KOhmresistanceforband-gapreferencecircuitUSB_PADMUSBdatapinDATA-BUSB_VDDA16USB_P

6、ADPUSBdatapinDATA+BUSB_VDDA15USB_RPUConnectedtoanexternalBUSB_VDD141.5KOhmpullupresistance注释：B–Bi-directionUSB_VRES是USB接口的电压参考值。USB_VRES的下拉电阻应该更为准确(推荐值6.2K±1%Ohm).EEPROM接口表格3：EEPROM接口信号名称信号名称信号描述类型电源PIN脚ESCKEEPROMClockOOVDD26ESDAEEPROMDataI/O,OVDD27Schmitt如需要添加新的VID和PID或传感器配置,则需

7、用一个2-线串行EEPROM。下面是EEPROM的应用电路。图5：EEPROM电路ESCKpin脚是用来选择EEPROM大小的。当EEPROM大于16K比特时则需要一个上拉电阻。当EEPROM小于或等于16K比特时则将ESCK下拉。当要支持一颗新的CMOS传感器芯片时，则需外挂一颗64Kbit的EEPROM。EEPROM可帮助更改PID，但在没有EEPROM时，ESCKpin脚可用来做PID的选择。传感器接口表格4：传感器接口传感器接口有10根(10-bit)数据线。当传感器只有8根(8-bit)数据线被采用时，低两位数据线(CS_D1,CS_D0)应

8、接成LOW的级别。在CS_CLK和CS_PCLKpin脚处接一个电阻(推荐22Ohm)并将它们