USB2.0攝像頭微處理器硬件設計及外圍電路分布

時間：2019-01-02 15:50:01

關鍵字：嵌入式處理器微處理器攝像頭電路硬件

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USB2.0攝像頭微處理器支持高速USB2.0接口，內嵌強勁的圖像后處理單元，JPEG高速編譯碼器，支持高達200萬像素的CMOS傳感器接口和CCD傳感器接口，處理器設計的產品可以實現獨特的運動監(jiān)測功能與臉部追蹤功能，這不僅大大加強了顯示效果，提高了畫面的品質，更拓展了PC攝像頭的應用領域，如增強的實時視頻聊天功能和門禁監(jiān)測系統(tǒng)。

1．引言

主要功能：USB2.0高速傳輸并兼容USB1.1；高速圖像后處理單元；JPEG高速編譯碼器；VGA下30幀／秒高速傳輸；CMOS／CCD接口；內置8比特微控制器。

不儀具備以上的先進特性，還擁有以下多種可擴展性：多個GPIO接口為增加連拍、LED指示燈、快捷鍵等功能提供了無限可能；USB2.0兼容USB1.1，為攝像頭的廣泛的使用增加了保障；支持多種操作系統(tǒng)，如64-bit Window，Windows XP，Linux，Mac，VxWorks,WinCE等等。以下就是對USB2.0攝像頭微處理器的硬件設計方法及外圍電路分布的介紹。

2．系統(tǒng)硬件設計

2.1 振蕩器

USB2.0攝像頭微處理器的鐘頻是12MHz，外部時鐘頻率穩(wěn)定性必須小于±50ppm。圖1是振蕩器電路的設計參考圖。

2.2 復位

上電后，復位信號必須在低設置處停上最少10ms，才能使來自振蕩器的信號穩(wěn)定。芯片集將在341μs后進入穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2展示了復位電路。二極管(D)在電力關閉時用于加快電容器(C)放電的速度。如果PCB空間不足，可選擇將D去除。圖3為上電順序。

2.3 電源和地

2.3.1 電源和地的類型

電源供應是由數字部分和模擬部分構成。

2.3.2 電源電路

該電路使用的是單一電源供應模式。由外接電源供應3.3V的I／O電到芯片，再由其內置的PR(電源調節(jié)器)輸出1.8V從DVDD引腳供應到USB-VDDL。內置PR電路需要將最少為10uF的電容放在與DVDD引腳最近的位置上。這些調節(jié)器必須能夠做到在進入待機模式時自動轉為低功耗狀況。圖4為3.3V電源電路。

3、外圍電路分布

USB2.0攝像頭微處理器的外圍接口分布主要有：USB2.0接口；EEPROM接口；傳感器接口；其它功能PIN接口和USB2.0 PCB排版。

3.1 USB2.0接口

USB2.0接口如表2所示。

USB_VRES是USB接口的電壓參考值。USB_VRES的下拉電阻應該更為準確(推薦值6.2K±1％Ohm)。

3.2 EEPROM接口

EEPROM接口如表3所示。

如需要添加新的VID和PID或傳感器配置，則需用一個2-線串行EEPROM。圖5是EEPROM的應用電路。

ESCK引腳是用來選擇EEPROM大小的。當EEPROM大于16k bit時則需要一個上拉電阻。當EEPROM小于或等于16k bit時則將ESCK下拉。當要支持一顆新的CMOS傳感器芯片時，則需外掛一顆64k bit的EEPROM。

EEPROM可幫助更改PID，但在沒有EEPROM時，ESCK引腳可用來做PID的選擇。

3.3 傳感器接口

傳感器接口有10根(10-bit)數據線。當傳感器只有8根(8-bit)數據線被采用時，低兩位數據線(CS_D1，CS_D0)應接成LOW的級別。在CS_CLK和CS_PCLK pin腳處接一個電阻(推薦220hm)并將它們與DSP放置的越近越好以用來減少反射的信號。

CS_SCK和CS_SDA都被用做為opendrain，從內部上拉。CS_PWDB控制傳感器的電源。當視頻打開時，CS_PWDB從低設定轉變?yōu)楦咴O定以開啟傳感器的電源。當視頻關閉后，CS_PWDB的運作則反轉過來以關閉傳感器的電源。在待機模式下，由于USB待機電流限制是500uA，所以CS_PWDB也可輸出低級別的設定。

如果PIXCLK沒有給芯片反饋，傳感器也可以通過設置EEPROM來運行。

3.4 其它功能引腳

TEST引腳需要用一個47KOhm的電阻將其連接到地。GPIO_FLIP和PRIVACY在正常情況下應接成HIGH。如果GPIO_FLIP是LOW，圖象會旋轉180度。如果PRIVACY是LOW，圖象會轉黑。如果需要SNAPB功能，可接一個4.7KObm的電阻到I／OPower并接一個按鈕到地，按下這個按鈕即可拍靜態(tài)圖。GPIO_PWM是用來輸出一個PWM信號的。