Camera1 camera初探之camera模组和硬件接口

一、Camera模组介绍:

摄像头结构模组的图片如下:

  

Camera模组主要由以下几部分组成:

  

(1)工作原理:

      物体通过镜头(lens)聚集的光,通过CMOS或CCD集成电路,把光信号转换成电信号,再经过

内部图像处理器(ISP)转换成数字图像信号输出到数字信号处理器(DSP)加工处理,转换成标准的

GRB、YUV等格式图像信号。

(2)CCM 包含四大件:

        镜头(lens)、传感器(sensor)、软板(FPC)、图像处理芯片(DSP)。决定一个摄像头好坏的重

要部件是:镜头(lens)、图像处理芯片 (DSP)、传感器(sensor)。

镜头(lens是相机的灵魂,镜头(lens)对成像的效果有很重要的作用,是利用透镜的折射原理,景物光线

通过镜头,在聚焦平面上形成清晰的影像,通过感光材料CMOS或CCD感光器记录景物的影像。

传感器(sensor)是CCM的核心模块,目前广泛使用的有两种:一种是广泛使用的CCD(电荷藕合)元件;

另一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。

图像处理芯片(DSP)是CCM的重要组成部分,它的作用是将感光芯片获得的数据及时快速地传递中央处

理器并刷新感光芯片,因此DSP芯片的好坏,直接影响画面品质(比如色彩饱和度,清晰度等)。

3)图像的输出格式:

A、YUV:

  “Y”表示明亮度(Luminance、Luma),“U”和“V”则是色度、浓度(Chrominance、Chroma), 一般情况下

sensor支持YUV422格式,即数据格式是按Y-U-Y-V次序输出的。

B、JPEG:

  作为一种存储格式它是非常普遍的,但是作为sensor的输出格式的话,一般是低分辨率的,其自带JPEG engine,

可以直接输出压缩后的jpg格式的数据;

C、RGB

  传统的红绿蓝格式,比如RGB565.通俗点说它的颜色混合方式就好像有红、绿、蓝三盏灯,当它们的光相互叠合

的时候,色彩相混,而亮度却等于两者亮度之总和,越混合亮度越高,即加法混合;

D、RAW

图像感应器将捕捉到的光源信号转化为数字信号的原始数据。RAW文件是一种记录了数码相机传感器的原始信息,

同时记录了由相机拍摄所产生的一些原数据(Metadata,如ISO的设置、快门速度、光圈值、白平衡等)的文件。

RAW是未经处理、也未经压缩的格式,可以把RAW概念化为“原始图像编码数据”或更形象的称为“数字底片”。

 

不同的输出格式,包含的数据大小不同:

  首先,如果说数据量最小,那么莫过于RAW格式,但是,数据传输过来要经过一次性大量的计算才能将

里面的信息提取出来,如果你想用,一般5M以上sensor就只输出RAW数据以保证比较快的输出速度,后端

挂一个DSP来处理输出的数据。其次是JPEG,数据量也很小,但是同样要求较快的处理速度。

  而RGB和YUV一个像素都是占用了2B的大小,但是RGB却可以数据读出来直接刷到屏上,为什么要却要

选择YUV的呢?原因在于YUV输出亮度信号没有任何损失,而色偏信号人眼并不是特别敏感,RGB565输出格

式是R5G3 G3B5会丢掉很多原始信息,所以YUV图像质量和稳定性要比RGB565好的多。

(4)传感器尺寸和画质的关系:

     传感器尺寸大小对于画质的影响,其实跟之前一样,就是采集的光线数据的正确性和完整性的不同。在像素相同的情况下:

A、传感器面积越大,感光阵列的面积就越大,相邻感光电路的距离就越大,加电时产生的电磁干扰就越小;

B、传感器面积越大,感光阵列的面积就越大,对应单个像素的透镜就能做的越大,聚集到的光线就越多,感光二

极管受光后产生的输出电平就越高。假设噪声大小不变,那么更大的有用输出电平,带来更高的信噪比,转换后的信

息处理时正确率就越高;

C、为什么在光线非常好的时候,传感器尺寸大小间的差异会缩小? 因为即使传感器尺寸小,但是光线强度足够,每

个感光二极管都能受到足够的光线,产生的信噪比就大,噪点也就缩小了。

(5)图像解析度/分辨率(Resolution):

  

二、Camera硬件接口:

1、camera的硬件接口如下图所示:

   

主要由如下五部分组成,协同工作:

(1)三路电压AVDD/DVDD/IOVDD:

  AVDD模拟电源,主要给感光区和ADC部分供电,要求比较干净;

  DVDD数字电源,主要是给ISP的部分供电;

  IOVDD数字IO电源,给I2C和 DVP部分供电。

(2)PDN/RST:

  RST:用来reset sensor;RESET一般是低有效,当脉冲为低时,reset sensor,而正常工作时,应该为高。

     复位时序时序通常是: 高 –> 低 –> 高,根据硬件需要加一定的延时;

  PWN:PWN一般高有效,当脉冲为高时,进入省电模式,而正常工作时为低。高电平时,一切对camera的

     操作都是无效的,包括复位。所以在RST之前,一定要将PWN管脚设置为正常工作模式,否则复位无效。

(3)I2C 控制接口SCL/SDA

(4)MCLK 时钟用于分频给其他的clk使用;

(5)mipi 接口RCP/RCN、RDP/RDN

2、camera 的工作时序:

camera 工作时的上电时序,要完全按照datasheet上面的先后及时间间隔来:

  

同样camera的下电时序也是一样:

  

作者:frank_zyp
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