安防用CMOS圖像傳感器片上數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、今天，CMOS工藝日趨成熟，除了光敏元，時(shí)序處理電路和圖像信號(hào)的前端放大與數(shù)字化部分以及圖像處理模塊被集成于一個(gè)芯片內(nèi)。另外以其低廉的價(jià)格、較好的圖像質(zhì)量和相對(duì)較少的功耗，CMOS圖像傳感器在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。而CMOS圖像傳感器的片上數(shù)字控制系統(tǒng)是保證傳感器正常工作的重要的組成部分，它控制著圖像傳感器各個(gè)功能模塊的運(yùn)行，負(fù)責(zé)用戶與傳感器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；片上圖像信號(hào)處理器(Image Signal Processor,

2、ISP)是片上數(shù)字系統(tǒng)中的核心，對(duì)光學(xué)傳感器采集下來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，如校正，插值和降噪等。本文針對(duì)安防用CMOS圖像傳感器，設(shè)計(jì)了專門的片上數(shù)字系統(tǒng)。
　　首先論文詳細(xì)分析了安防用720X480 CMOS圖像傳感器陣列和各功能模塊的結(jié)構(gòu)。該芯片采用4T像素結(jié)構(gòu)，逐行積分，支持PAL/NTSC輸出，支持IIC總線通信。課題根據(jù)各控制信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系，完成了模塊劃分。主要研究了自動(dòng)曝光算法和滾動(dòng)快門的時(shí)序設(shè)計(jì)，列并行ADC控制時(shí)序設(shè)

3、計(jì)，IIC總線模塊的設(shè)計(jì)。接著論文研究了片上ISP系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)和輸出數(shù)據(jù)格式，包括黑電平消隱，自動(dòng)白平衡，鏡頭陰影校正，像素插值與降噪，色彩校正，伽瑪校正，自動(dòng)對(duì)焦，RGB2YUV這9個(gè)部分。最后介紹了整個(gè)片上數(shù)字系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)流程和仿真測(cè)試結(jié)果，包括布局布線、物理驗(yàn)證、代碼覆蓋率測(cè)試、VCS仿真測(cè)試等。
　　最后本課題研制的片上數(shù)字系統(tǒng)電路隨CIS芯片在0.35um工藝線上進(jìn)行流片。經(jīng)過(guò)芯片整體測(cè)試，已知片上數(shù)字系統(tǒng)各模塊工