单片机在CMOS+APS图像采集系统中的应用.pdf

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1、万方数据第12卷第3期2004年6月光学精密工程OpticsandPrecisionEngineeringV01．12No．3Jun．2004文章编号1004—924X(2004)03一0190—04单片机在CMoSAPS图像采集系统中的应用李杰，刘金国，李学夔，郝志航(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要：近年来CMOSAPS(activepixelsensor，有源图像传感器)发展较快，成为图像传感器市场中CCD的有力竞争者，在抗模糊、单电源供电、低功耗方面优势显著，而且由于集成度高，一般芯片内集成有模拟信号处

2、理电路和A／D转换，信号直接数字输出，使成像系统外围电路简单，可以实现系统的小型化和低功耗。在带12C总线控制接口的LM9617CMOS图像传感器成像系统的设计中，采用单片机8051模拟12c总线进行相机控制，并控制cPLD器件产生相机时序，完成了图像的采集和数据存储控制。这种图像采集系统可以实现相机的微小化和低成本，应用领域广泛。关键词：单片机；CMOSAPS；12C总线；成像和存储控制中图分类号：TP391．4文献标识码：AApplicationofMCUtoCMoSAPSimagecoUectionsystemLIJie，LIUJin-g

3、uo，LIXue_kui，HAOZhi—hang(C^n咒gc^“咒j孢s￡i￡z‘￡PD，I：功芒ifs，F主咒eMPc．}zn咒主fs口挖dP^ys主cs，C流主咒PseAc口dP7孢yD，Scie，zcPs，C^口孢gc^“行130033，C^i行口)Abstr能t：CMOSactivepixelsensor(APS)isingreatlydevelopmentrecentyearsforthetechnicalad—vantagesinthenoblooming，singlepower，lowpowerconsumption，small

4、sizeand1ittlesupportcir—cuitry，directdigitaloutputandsimpletosystemdesign．TheMCU8051isadoptedinaimagingsys—tembasedonCMOSimagesensorLM9617tocontr01thesystemimaging，DMAandCPLDtimingcir—cuit，andimitate12CbusinterfacetransmissiondatatoCMOSimagesensor．With、lowcostandsmaUv01ume，t

5、heimagecollectionsystemcanbeusedtoalotoffields．Keywords：MCU；CMOSactivepixelsensor；12Cbus；imagingandmemorycontrol1引言作为固体图像传感器的主流产品，近十几年，CCD已经发展得非常成熟，具有灵敏度高、噪声小、图像质量好等优点。但由于CCD器件的工艺与一般集成电路工艺不兼容，比较复杂，成本也高，并且CCD传感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上，造成了由CCD器件制成的图像采集系统体积大、功耗大的局限。CMOS图像传感器是使用与设计、制

6、造DRAM同样的技术制造的传感器，几乎与CCD同时出现。早期的CMOS图像传感器在分辨率、动态范围、噪声、功耗和成像质量等方面都不如当时的CCD图像传感器，因而未获得充分发展。随着CMOS工艺技术的发展，采用标准CMOS工艺生产的高质量、低成本的CMOS有源图像传感器(APS)已显示出强劲的发展势头。CMOSAPS的高度集成化减小了系统的复杂性，可以根据需要将多种功能集成在一块芯片上，单芯片就可以完成CCD摄像机全部电学功能，降低了制造成本，对获得的图像信息读出及处理变得收稿日期：2004一02—22；修订日期：2004一04—18．基金项目：

7、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所青年创新基金资助项目万方数据第3期李杰，等：单片机在CMoSAPS图像采集系统中的应用191简单而快捷，能设计出更灵巧的小型成像系统，它还具有单一工作电压、功耗低(仅为普通CCD图像传感器的1／10)、可与其他的CMOS电路兼容、对局部像素图像的编程随机访问等优点。本文基于LM9617CMOS图像传感器的图像采集系统，采用单片机8051模拟12C总线进行相机控制，并控制CPLD器件产生相机时序，完成图像的采集和数据存储控制。2LM9617的结构和性能由国家半导体公司(美)生产的LM9617，是高性能、低功耗

8、，1／3英寸VGACMOSAPS器件，用于获取静止或运动灰度图像并转换成数字数据流。有源像元阵列提供片内12位A／D转换器、固定图形噪声消除单元、视频