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OV9650 Color CMOS SXGA (1.3 MegaPixel) CameraChip™
Implementation Guide
Last Modified: 7 December 2004
Document Version: 1.1
Revision Number Date Revision
1.0 11/29/04 Initial Release
1.1 12/07/04 In Ta ble 4- 1 on page 21, changed last six entries under column "Gain."
2 Proprietary to OmniVision Technologies Version 1.1, December 7, 2004
OV9650 Color CMOS SXGA (1.3 MegaPixel) CameraChip™
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00Table of Contents
Section 1, Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1 Function Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Section 2, Image Sensor Array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1 Resolution Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Section 3, Timing Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1 Array Control and Frame Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.1 Frame Generation (SXGA, VGA, and lower resolutions) . . . . . . . . . 10
3.2 Sync Signal Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3 Frame Rate Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.3.1 Clock Prescalar (Timing Generator) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.3.2 Dummy Pixel Adjustment (Output Formatter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3.3 Dummy Line Adjustment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.4 Exposure Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.4.1 Digital Exposure Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.5 Strobe Flash Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.6 RGB Raw Data Output Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Section 4, Analog Processing Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.1 Gain Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.1.1 Manual Gain Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.1.2 Automatic Gain Control (AGC). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2 White Balance Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2.1 Automatic White Balance Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.2.2 Manual White Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Section 5, Digital Signal Processor (DSP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.1 Gamma Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.1.1 Gamma Slope Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.2 Color Matrix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.2.1 Color Matrix Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.3 Sharpness Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.4 Noise-Canceling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.5 White Pixel Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.6 Digital Black Level Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.7 Lens Shading Correction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Version 1.1, December 7, 2004 Proprietary to OmniVision Technologies 3
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Section 6, Output Formatter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.1 Windowing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.2 Data Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.2.1 ITU-656 Format Enable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2.2 Frame Rate Adjust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2.3 Output Data MSB/LSB Swap Enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.2.4 D[9:0] - PCLK Reference Edge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Section 7, Digital Video Port . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Section 8, Special Image Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Section 9, Preview Mode to Still Image Capture Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
9.1 Exposure Time and Gain Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Section 10, SCCB Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.1 Control Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.1.1 Register Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
10.1.2 Standby Mode Enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
10.1.3 Tri-state Enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
10.2 Register Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Section 11, Prototyping and Evaluation Modules. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
11.1 OV9650EAA Prototyping Module. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
11.2 OV9650ECX USB 2.0 Evaluation Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Section 12, Lens selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Section 13, OV9650 Bug List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Appendix A, Reference SCCB Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
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OV9650 Color CMOS SXGA (1.3 MegaPixel) CameraChip™
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00List of Figures
Figure 1-1 OV9650 Functional Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figure 3-1 Manual Exposure Frame Drop Timing Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figure 3-2 Desired Convergence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 3-3 SXGA Strobe Flash Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figure 3-4 VGA Strobe Flash Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figure 3-5 QVGA Strobe Flash Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figure 5-1 Gamma Curve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 5-2 Lens Shading Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figure 6-1 Example of Windowing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Figure 6-2 MSB/LSB Output Data Swap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Version 1.1, December 7, 2004 Proprietary to OmniVision Technologies 5
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00List of Tables
Table 2-1 OV9650 Output Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Table 2-2 Resolution Register Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Table 3-1 Frame Rate, Pixel Clock Rate, and Input Clock Rate (CLKRC=0x81, 4X PLL) . 11
Table 3-2 Banding Filter Value (Input Clock Frequency = 12 MHz, 4X PLL). . . . . . . . . . . . . 16
Table 3-3 AEC Convergence Limits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table 3-4 AEC Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 4-1 Total Gain to Control Bit Correlation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Table 4-2 AGC General Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Table 4-3 AGC Enable Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Table 4-4 AGC Convergence Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Table 4-5 AWB Red/Blue Balance Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 5-1 Related Registers and Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Table 5-2 Color Matrix Related Registers and Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 5-3 Color Matrix Related Registers and Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Table 5-4 Lens Shading Correction Registers and Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Table 6-1 Output Formatting General Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 6-2 RGB:555 and RGB:565 Output Format Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 6-3 Windowing Control Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 6-4 Data Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 7-1 Output Drive Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Table 8-1 Special Image Effects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Table 10-1 SCCB Control Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Table 10-2 Device Control Register List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
