摘要：介绍了一种基于usb2.0协议的高分辨率数字摄像头，并给出了利用cmos图像传感器ob9620和usb控制器cy7c68013设计高分辨率数字摄像头的基本硬件电路以及软件设计方法。

关键词：usb2.0；i2c；摄像头；ov9620

１ 概述

目前，能够传输高品质视频信号的两种总线接口（ｕｓｂ和ｉｅｅｅ １３９４接口）都支持即插即用，且具有易扩展、使用方便等特点。但是ｉｅｅｅ １３９４接口的价格相对较高，因此，当前采用更多的是ｕｓｂ接口。

ｕｓｂ的数据传输有４种模式：块传输（ｂｕｌｋ ｔｒａｎｓｆｅｒｓ）、中断传输（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｔｒａｎｓｆｅｒｓ）、同步传输（ｉｓｏｃｈｒｏｎｏｕｓ ｔｒａｎｓｆｅｒｓ）、控制传输（ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｒａｎｓｆｅｒｓ）。当需要快速传输大批量的准确数据时，一般采用块传输模式；而当传输实时性较强的数据时，则应采用中断传输模式。现在的ｕｓｂ２．０规范在原有的低速模式（ｌｏｗ ｓｐｅｅｄ） １．５ｍｂ／ｓ、全速模式（ｆｕｌｌ ｓｐｅｅｄ） １２ｍｂ／ｓ的基础上又支持高达４８０ｍｂ／ｓ的高速模式（ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ），从而使ｕｓｂ总线真正成为能满足高速应用场合的标准连接总线。在ｕｓｂ２．０中，每毫秒可发送８～１０微帧，这比ｕｓｂ１．１的传输速率有了极大的提高，同时对缓存的要求也大大降低了。ｕｓｂ２．０向下完全兼容，协议规定，在全速模式和低速模式下，主机控制器和ｈｕｂ之间也可以进行高速传输，但是ｈｕｂ和外设之间仍然保持原有传输模式，这样可以使设备在分享带宽时冲突最小。

２　硬件电路

本系统选用ｏｍｎｉｖｉｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎｃ．公司的ｏｖ９６２０作为视频信号的采集芯片，用ｅｚ－ｕｓｂ ｆｘ２作为ｕｓｂ控制芯片并为ｏｖ９６２０提供工作时钟，ｅ２ｐｒｏｍ使用２４ｌｃ６５，通过ｉ２ｃ总线连接所有芯片。硬件连接框图见图１所示。

２．１ ｏｖ９６２０的主要特性

ｏｖ９６２０是美国ｏｍｎｉｖｉｓｉｏｎ公司为数字照相机和摄像机产品开发的高性能１３０万像素彩色ｃｍｏｓ数字图像传感器芯片。与传统的ｃｃｄ传感器相比，ｃｍｏｓ最明显的优势是集成度高、功耗小、生产成本低，容易与其他芯片整合。该款芯片的图像总区域为６．８２×５．３９ｍｍ２，成像区域为６．６６×５．３２ｍｍ２，非常有利于产品的小型化。

该芯片支持ｓｘｇａ（１２８０×１０２４分辨率）和ｖｇａ（６４０×４８０分辨率）两种模式和ｓｃｃｂ（ｓｅｒｉａｌ ｃａｍｅｒａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｕｓ）接口，使用２４ｍｈｚ晶振，内置１０位ａ／ｄ转换器，能提供１０位数字视频信号。另外该芯片还可输出像素时钟以及行、场同步信号，并可以直接与专用集成电路系统连接，其后端系统可以通过ｓｃｃｂ接口来控制。可利用ｕｓｂ２．０控制器，在ｐ４ １．５ｇ以上系统中提供１５ｆｐｓ的ｓｘｇａ或３０ｆｐｓ的ｖｇａ动态影像。该芯片采用ｂａｙｅｒ滤光阵列把输入光信号分解成ｒｇｂ三原色，像素阵列有１３１２×１０３６＝１３５９２３２个，成像像素有１２８０×１０２４＝１３１０７２０个。不成像像素可作为光学黑体像素用作黑值校准以补偿由光线引起的温度变化和暴光变化。

芯片中使用的ｓｃｃｂ接口是ｏｍｎｉｖｉｓｉｏｎ公司制定的一种用于控制图像传感器的三线连续总线（ｓｃｓ、ｓｉｏ１、ｓｉｏ０），其中ｓｃｓ用于实现片选（低电平有效），当芯片被选中后，ｓｉｏ１、ｓｉｏ０在功能及使用上和ｉ２ｃ总线兼容。

另外，ｏｖ９６２０还提供了一个控制信号输入端（ｐｗｄｎ），可用于实现掉电模式的开关。在本设计中，因为ｏｖ９６２０与其他芯片同时工作，因此，没有采用片选而是由ｐｗｄｎ 来实现控制。

２．２ ｅｚ－ｕｓｂ ｆｘ２的主要特点

ｅｚ－ｕｓｂ ｆｘ２（即ｃｙ７ｃ６８０１３）是ｃｙｐｒｅｓｓ公司为高速传输外设设计的ｕｓｂ２．０控制芯片。该芯片内含１个增强型８０５１处理器、１个串行