CMOS图像传感器图像数据采集硬件系统的设计与实现

摘要

近十几年来CMOS图像传感器因其具有低功耗高性能以及与标准的CMOS工艺兼容易于集成等诸多优势而成为当下域主流的图像采集器件，发展十分迅速，现如今得CMOS图像传感器早已不仅仅只是光电转换的模拟电路，在如今的CMOS图像传感器上还集成了相应的数字信号处理电路，芯片的复杂性大大提升，与CMOS图像传感器芯片的飞速发展相伴随的是CMOS图像传感器采集传输与测试需求的高速发展。实现这些需求需要图像的采集传输系统作为支撑。国内在图像采集与测试技术方面的研究起步较晚，虽然近年来进步很快，但与发达国家的发展相比仍存在一定差距，因此开展图像采集系统研究具有重要的意义。
　　本文的主要工作就是依据某款指定型号的CMOS图像传感器芯片的图像输出特点和工作需求，设计出一套图像采集系统，完成对该款图像传感器芯片的工作偏置和图像信息采集，以便支持该CMOS图像传感器芯片的测试，成果如下：
　　1．查阅相关文献和参考资料，熟悉CMOS图像传感器结构原理与性能，结合所用的CMOS图像传感器的具体输出格式，设计了图像采集与传输系统的总体框架以及使用的具体传输方式和接口格式。
　　2．完成了图像采集与传输系统设计，系统设计采用指定类型CMOS图像传感器为成像核心，采用TI公司的Davinc系列音视频处理SoC-TMS320DM6467为主控芯片，并根据需求辅以Altera公司的Cyclone II系列的FPGA协同工作，使用FPGA对CMOS图像传感器输出的数据进行采集、整理、存储后传输给DSP，DSP芯片对数据进行进一步处理，并将处理后的图像数据通过网络接口传送给PC端。系统通过IIC协议建立对芯片寄存器的通讯并实现对CMOS图像传感器的调控目的。
　　3．完成了系统的硬件设计实现，设计该系统的原理图和PCB版图，并完成硬件调试工作并通过对指定类型的CMOS图像传感器进行测试评价，完成对图像采集和传输系统的验证工作。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与章节安排

第二章 图像采集系统基础

2.1 系统的基本构思

2.2 系统器件介绍

第三章 图像采集系统硬件选型分析

3.1 系统指标要求

3.2 CMOS图像传感器

3.3 DSP选型

3.4 FPGA选型

第四章 图像采集的硬件系统设计

4.1 CMOS图像传感器偏置版设计

4.2 采集部分设计

4.3 电源模块设计

4.4 时钟复位设计

4.5系统PCB设计

4.6 总结

第五章 系统调试验证

5.1系统调试

5.2 CIS测试示例

5.3 本章总结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

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