飚 肖 亮 沈振康

     来源：《电子技术应用》

     摘要：阐述了cmos图像传感器的一般特征，详细介绍了cmos黑白图像传感芯片ov5017的性能与使用特点，讨论了ov5017在图像采集中的应用。

     关键词：cmos图像传感器

     ov5017 图像采集

     1 cmos图像传感器的一般特征

     目前，ccd（电荷耦合器件）是主要的实用化固态图像传感器件，它具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点。但ccd技术难以与主流的cmos技术集成于同一芯片之中。这样，诸如定时产生、驱动放大、自动曝光控制、模数转换及信号处理等支持电路就不能与像素阵列做同一芯片上，以ccd为基础的图像传感器难以实现单片一体化，因而具有体积大、功耗高等缺点。

     cmos图像传感器是近向年发展较快的新型图像传感器，由于采用了相同的cmos技术，因此可以将像素阵列与外围支持电路集成在同一块芯片上。实际上，cmos图像传感器是一个较完成的图像系统（camera

     on chip），通常包括：一个图像传感器核心、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和模数转换器。其基本结构见图1。与ccd相比，cmos图像传感器将整个图像系统集成在一块芯片上，具有以下优点：

     （1）体积小、重量轻、功耗低；

     （2）编程方便、易于控制；

     （3）平均成本低。

     2 ov5017的性能与特点

     2.1 ov5017的基本性能

     ov5017是美国omnivision公司开发的cmos黑白图像传感器芯片，该芯片将cmos光感应核与外围支持电路集成在一起，具有可编程控制与视频模/数混合输出等功能，其输出的视频为黑白图像，与ccir标准兼容。

     ov5017芯片的基本参数为：

     (1)图像尺寸4.2mm×3.2mm，像素尺寸11μm×11μm;

     (2)信噪比snr>42db;

     (3)帧频50时，最小照度为0.5lux@f1.4；

     (4)帧频50时，峰值功耗小于100mw。

     ov5017输出模拟视频信号，格式为逐行扫描。ov5017内部嵌入了一个8bit的a/d，因而可以同步输出8位的数字视频流d[7…0]。在输出数字视频流的同时，还提供像素时钟pclk、水平参考信号href、垂直同步信号vsync，便于外部电路读取图像。

     ov5017的像素阵列为384×288，分为16×16的子块，每个子块大小为24×18，可以在整个图像的局部开窗，输出窗口中的图像。

     2.2 ov5017的编程功能

     ov5017具有丰富的编程控制功能，其图像帧频、曝光时间、增益控制、gamma校正、图像开窗等均可通过对芯片内部寄存器的读写进行设置，数字视频流的输出也必须通过对寄存器读取才能实现。

     芯片内部有11个8位寄存器，通过对地址线a[3..0]的设置来选择寄存器，通过读写数据线[7..0]来读取或设置寄存器。在对寄存器进行读（或写）时，应使片选csb与输出使能oeb（或定使能web）有效。

     地址号10xx的寄存器为视频数据端口，它是只读的，当选中并读取它时，芯片向外输出数据视频流。

     地址号0000的寄存器为状态寄存器，它是只读的，反映芯片的某些状态。

     地址号0001的寄存器为帧控制寄存器，它是只写的，用于控制帧与行的同步信号。

     地址号0010的寄存器为曝光控制寄存器，它是读写的，可选择自动曝光，也可选择手工曝光。曝光时间控制在1帧至1/100帧之间。

     地址号0011的寄存器为增益控制寄存器，它是读写的，当手工曝光时，增益控制在0～18db之间。