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MT9V034摄像头TFT-LCD显示实验.pdf
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MT9V034 摄像头 TFT-LCD 显示实验
MT9V034 是 ON Semiconductor(安森美半导体)公司生产的一颗 CMOS 图像传感器,该传感器功耗低、
可靠性高以及采集速率快,主要应用机器视觉,双目视觉,宽温度工业场合等领域。本章我们将使用 FPGA
开发板实现对 MT9V034 的数字图像采集并通过 LCD 实时显示。
本章包括以下几个部分:
1.1 简介
1.2 实验任务
1.3 硬件设计
1.4 程序设计
1.5 下载验证
1.1 简介
MT9V034
是一款
1/3
英寸单芯片图像传感器,其感光阵列最大可达到
752*480
,能 实现最快
60fps VGA
分辨率的图像采集,具有全局曝光和高动态范围(
HDR
)操作。这款
CMOS
图像传感器具有安森美半导体
的突破性功能,实现了
CCD
图像质量的低噪声和
CMOS
成像技术(基于信噪比和低光灵敏度),同时保持
固有尺寸、成本和
CMOS
的集成优势。下表为几个摄像头的功能对比。
表格 1.1.1 摄像头对比
OV5640
0V7725
MT9V034
光学尺寸
1/4 英寸;
1/4 英寸;
1/3 英寸;
工作温度
–30°C ~ +70°C
–20°C ~ +70°C
–30°C ~ +70°C
最大分辨率
2592X1944;
640X480;
752X480;
输入时钟范围
6MHz~27MHz;
10MHz~48MHz;
13MHz~27MHz;
动态范围
68dB
60dB
55dB(线性模式下)
100dB(HDR模式下)
扫描模式
逐行扫描
逐行扫描
逐行扫描或隔行扫描
曝光模式
卷帘曝光
卷帘曝光
全局曝光
帧率
15(QSXGA);
30(1080P);
45(1280X960);
60(720P);
90(640X480);
120(320X240);
60(VGA模式下);
60(全分辨率下);
数据输出格式
8/10bit原始数据输出;
RGB565/555/444输出;
CCIR656输出;
YUV422/420输出;
YCbCr422输出
8/10bit原始数据输出;
8bit YUV格式输出;
8bit RGB格式输出;
8bit GRB格式输出;
10bit并行原始数据出;
8/10bit串行LVDS数据输
出;
支持的功能
自动50/ 60hz亮度检测;
支持自动曝光、自动增益
功能、自动白平衡、自动
带滤波器和自动黑电平
补偿;
支持帧率控制;
支持窗口翻转、裁剪和平
移;
支持图像质量控制;
支持视频或快照模式;
支持LED和闪光灯模式;
支持内部和外部的帧同
步曝光模式;
支持DVP并行输出和MIPI
支持自动曝光、自动增益
功能、自动白平衡、自动
带滤波器和自动黑电平
补偿;
支持图像质量控制;
支持降噪和缺点校正;
支持饱和度自动调整;
支持边缘增强级别自动
调整;
支持降噪电平自动调整;
支持帧同步功能;
曝光效率>99%;
支持双寄存器模式;
具有寄存器锁定功能;
支持自动曝光和自动增
益功能;
支持四个唯一的串行控
制寄存器id来控制同一
总线上的多个传感器;
支持HDR模式
支持2X2或者4X4的bin模
式;
输出;
通过上述的对比可以看出,相对于其他 2 款摄像头 MT9V034 的优势在于 HDR 模式和全局曝光。HDR
模式的原理是根据不同的曝光时间的 LDR(Low-Dynamic Range)图像,利用每个曝光时间相对应最佳细节的
LDR 图像来合成最终 HDR 图像,与 普通的图像相比,可以提供更多的动态范围和图像细节。下图是线性模
式和 HDR 模式的对比图。
图 1.1.1 HDR 模式
图 1.1.2 线性模式
通过对比可以发现,开启了 HDR,会使拍到的图像亮度比较高的地方变暗,亮度比较低的地方变亮,
总的来说就是使图像显示的更均衡。
卷帘曝光的原理是通过 Sensor 逐行曝光的方式实现的。在曝光开始的时候,Sensor 逐行扫描逐行进行
曝光,直至所有像素点都被曝光。与卷帘曝光不同,全局曝光整幅场景在同一时间曝光实现的,Sensor 所
有像素点同时收集光线,同时曝光。下面为两种模式的对比图。
图 1.1.3 全局曝光拍摄图
图 1.1.4 卷帘曝光拍摄图
当拍摄快速移动的物体时,全局曝光拍摄到的物体比较清晰,不会发生形变,而卷帘曝光拍摄的图片
会出现部分曝光(partial exposure)、斜坡图形(skew)、晃动(wobble) 等现象,也就是传说中的果冻了。这是
全局曝光其优势的一面,相对于卷帘曝光也有其劣势的一面。当全局曝光的曝光时间长(如大于 500μs)
时,其噪点情况严重,而运用卷帘曝光后,图片会有更低的噪声和更快的帧速。
下图为 MT9V034 的功能框图:
图 1.1.5 MT9V034 功能框图
由上图可知,除了传统的并行逻辑输出,MT9V034 还具有串行低压差分信号(LVDS)输出。该传感
器可以在立体声相机中操作,并且该传感器被指定为立体声主机时,可以合并来自本身的立体声,还可以
将从属传感器的数据合并为一个串行 LVDS 流。本次实验只采用传统的并行逻辑输出。
MT9V034 通过两线串行接口将寄存器写入 MT9V034 和从中读取,以此来配置窗口大小和行场分辨率
等寄存器。MT9V034 是具有四个可能 ID(0x90、0x98、0xB0 和 0xB8)由 S_CTRL_ADR0 和 S_CTRL_ADR1
输入引脚确定,本次实验所用的 MT9V034 的写器件 ID 是 0x90。下图是器件 ID 的相关内容。
图 1.1.6 器件地址
MT9V034 使用的是两线式接口总线,该接口总线包括 SCLK 串行时钟输入线和 SDATA 串行双向数据
线,分别相当于 IIC 协议的 SCL 信号线和 SDA 信号线。本次实验所用的两线式接口总线兼容 IIC 协议,是
所以不对相关协议详细介绍,有关 IIC 协议的详细介绍请大家参考“EEPROM 读写实验”章节。
两线式接口总线的写传输协议如下图所示:
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