OV系列CMOS图像传感芯片的接口时序的FPGA实现

      图像传感器使用的是美商半导体公司（omnivision）的CAMERACHIP图像传感器OV7670。该传感器的感光阵列式640×480，核电压为1.8VDV±10%，模拟电压为2.45VDV到3.0V，IO口电压为1.7V到3.0V。数据输出格式（8位）有四种，分别是YUV/YCbCr4：2：2、RGB565/555/444、GRB4：2：2和Raw RGB Data。最大帧率为30fpsVGA，性噪比为46dB，动态范围为52dB，像素面积为3.6um×3.6um，像素为30W。

        实际应用中所用到，并引出的OV7670引脚有：八位的数据输出D0~D7，帧同步输出VSYNC，行同步输出HREF，像素时钟PCLK、系统时钟输入XCLK、POWER DOWN模式选择输入PWDN、SCCB数据口SIO_D、SCCB时钟口SIO_C、系统初始化口RESET，如下图。

       图像传感器OV7670的接口时序包括两个部分，分别是SCCB接口时序和图像数据输出时序。

        OV7670的初始化使用的就是SCCB接口时序。SCCB是欧姆尼图像技术公司（OmniVision）开发的一种总线，广泛应用与OV系列的图像传感器中。SCCB是一种三线的总线，有SCCB_E、SIO_C、SIO_D组成。为了减少引脚，在OV7670上缩减为两根线。SIO_C和SIO_D。

        SCCB总线在启动传输过程中（如下图）有两个时间参数，tPRA和tPRC，tPRC被定义为SIO_D预充电时间，这说明，SIO_D要先于SCCB_E被拉高的时间，最小值15ns，tPRA是指在SIO_D拉低前，SIO_E被拉低的时间，不能小于1.25us。

       数据传输终止，如下图，tPSC是SCCB_E上升沿，SIO_D保持高电平的时间，最小为15ns，tPSA是SIO_D上升沿，SCCB_E必须保持低电平的时间，最小为0ns。

        SCCB的写时序由3相组成。首先写设备地址，再写寄存器地址，最后写寄存器的值，即ID-Address+SUB-Address+W-Data。OV7670的设备地址为0x42，最后一位用来判断读或者写，如下图。

      每次发送八个数据，SDAT设置为输入，接收从机的反馈信号。

         SCCB的读时钟有4相组成，分别是ID-Address+SUB-Address+ID-Address+ W-Data，如下图。通过查询OV7670的数据手册，发现在Read Data过程中，有一个NA，即第九位要驱动SIO_D为高电平。
      

         SCCB的读写时序分别如下图。

SCCB的读取时序

SCCB的写入时序

        OV7670图像的时序与VGA的时序非常的相似，不过VGA时序是有FOGA产生的，而OV7670的时序是有OV7670输出的。所以本设计中需要根据固定的时序，来准确的接收每个像素的数据。下图是RGB565的OV7670摄像头的图像时序图，PCLK是连续的信号，每一行有行的有效信号，每一场也有场的有效信号，在场有效信号开始，每一行有效信号的第一个数据是第一个像素的高八位数据，每个像素都要分两次发送。

        另外，PCLK是否为连续的输出脉冲信号是可以通过配置寄存器配置的，如下图。在FPGA程序读取摄像头数据时，程序时钟是PCLK驱动，所以我们需要将Bit[5]设置成0，使其一直有脉冲输出。

        在RGB565输出时序中，HREF高电平时候，图像数据有效，此时，FPGA可以在PCLK上升沿时候读取8位图像数据。如下图是HREF相关的寄存器功能。

         FPGA的实现，我使用的是quartus Ⅱ编写。因为挺久没写这方面的驱动程序，所以这几天把以前写的程序进行梳理，重新复习下，正好写成学习报告。

最后

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