视频监控芯片中CMOS图像传感器接口电路设计

摘要

随着电子信息技术的发展，视频监控在工业生产和民用领域中得到越来越广泛的应用。图像传感器接口作为视频监控系统芯片与外部传感器的连接模块，对整个SoC(System onChip)系统的性能有着至关重要的影响。所以，研究功能完善、性能高效的图像传感器接口是非常及时和必要的。
　　 本文首先对SoC原理作了简要的分析，包括SoC的分类及发展趋势、可复用IP(Intellectual Property)技术的优势、IP核的类别及其设计流程。对AMBA片上总线作了简介，设计了基于AHB_Lite规范的多层总线中AHB主设备和AHB从设备接口。随后，本文对系统芯片SEP6110的硬件特点和主要功能作了说明。介绍了CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器接口模块的整体架构和配置参数。在子模块的具体设计中，由于ITU-R BT.601至ITU-R BT.656视频同步标准转换模块、图像子采样模块、信号同步模块等子模块在实现上存在多种方案，所以在设计中，考虑到复杂度、面积、功耗及其他因素，对每种方案进行了比较并且作出最佳的选择。最后，本文对CMOS图像传感器接口模块的仿真验证流程作了介绍，包括模块级的功能仿真、系统级的软硬件协同验证和基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)的快速原型验证。
　　 FPGA验证中，在输入图像分辨率为VGA，数据格式为YCbCr4∶2∶2，帧率为30fps的条件下，CMOS图像传感器接口模块可以清晰流畅地采集图像。FPGA验证结果表明本设计功能正确，可以满足设计目标。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与设计指标

1．3．1 研究内容

1．3．2 设计指标

1．4 论文组织

第二章 SoC技术与CMOS图像传感器接口模块简介

2．1 SoC与可复用IP技术

2．2 SoC片上总线技术

2．3 SoC系统芯片SEP6110简介

2．4 CMOS图像传感器接口模块简介

2．4．1 CMOS图像传感器接口模块子模块划分

2．4．2 CMOS图像传感器接口模块接口信号及寄存器空间

2．5 本章小结

第三章 CMOS图像传感器接口各子模块设计

3．1 视频同步标准兼容子模块

3．1．1 ITU-R BT．601标准

3．1．2 ITU-R BT．656标准

3．1．3 ITU-R BT．656至ITU-R BT．601标准转换

3．2 图像数据分路及子采样子模块

3．2．1 数据分路子模块

3．2．2 图像子采样子模块

3．3 异步信号同步化子模块

3．3．1 控制／状态信号同步子模块

3．3．2 数据信号同步子模块

3．4 AMBAAHB设备接口子模块

3．4．1 AMBAAHB主设备接口子模块

3．4．2 AMBAAHB从设备接口子模块

3．5 CMOS图像传感器接口模块的逻辑综合

3．6 本章小结

第四章 CMOS图像传感器接口模块的仿真与验证

4．1 模块级仿真

4．1．1 测试激励

4．1．2 仿真平台

4．1．3 接口验证

4．1．4 子模块仿真结果

4．2 芯片级软硬件协同验证

4．3 FPGA快速原型验证

4．3．1 FPGA验证系统的搭建

4．3．2 FPGA验证流程

4．3．3 FPGA验证结果

4．4 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 论文总结

5．2 论文展望

致谢

参考文献

作者简介