一种图像传感同步方法及其电路的制作方法

文档序号:7704668阅读:214来源:国知局
专利名称:一种图像传感同步方法及其电路的制作方法
技术领域
本发明涉及数字同步电路,具体涉及一种图像传感同步方法及其 电路。
背景技术
在图像处理中,第一步,图像传感,可以是接触式图像传感器(C1S 传感器);第二步,进行模/数(AD)转换;第三步,从模/数转换器(ADC) 中获取数据,第四步,由微处理器(CPU)进行处理。目前,由于ADC 是并行总线,常规接法是将ADC接到CPU的数据总线上,并为ADC 片选分配一个地址空间,CPU访问该空间即可访问到该ADC。但是由 于图像传感器扫描输出的信号是连续的,信号AD转换也是连续的, 当采样率比较高时,ADC连续输出的数据速率也比较高,用软件反复 地操作总线读取的方式非常容易丟失像素数据,导致所采集得到的图 像数据不全而使图像部分内容缺失,使后续的图像处理和文本识别 (OCR)出现错误。本发明申请人在先申请的中国实用新型专利"一 种连接电路"采用CPU的摄像头接口 ( CIM )来读取ADC的大批量
存在丟失像素数据的情况,但这种电路还需要进行严格同步,才不会 造成信号或者数据错误或损失
发明内容
本发明需要解决的技术问题是,如何提供一种图像传感同步方法 及其电路,能满足图像信号处理和传输需要,保障能够采用CPU的^聂
像头接口 (CIM)读取ADC电路形式。
本发明的第 一个技术问题这样解决构建一种图像传感同步方法, 包括以下步骤
1.1) 根据模数转换器输出数据位长和微处理器摄像头接口存储 器直接访问(DMA)位长计算分频值;
1.2) 将系统时钟提供给所述微处理器并按所述分频值需要分频 后提供或直接提供给图像传感器和所迷模数转换器。
按照本发明提供的图像传感同步方法,该方法还包括比较所述图 像传感器行起始信号和分频后的系统时钟使所述图像传感器输出模拟 信号与在所述分频后的系统时钟控制下工作的所述模数转换器接收所 述模拟信号同步。
按照本发明提供的图像传感同步方法,该方法还包括所述分频器 另外还提供一路与所述分频后的系统时钟频率相同、相位相反的输出 时钟,使在所述输出时钟控制和所述DMA位长限制下工作的所述模数 转换器输出数据与在所述系统时钟控制下工作的所述微处理器接收所 述输出数据同步。
按照本发明提供的图像传感同步方法,该方法还包括比较所述摄 像头接口定义的行同步信号和分频后的系统时钟使该行同步信号与所 述模数转换器输出数据同步。
按照本发明提供的图像传感同步方法,所述系统时钟由所述微处 理器主时钟提供,所述微处理器还包括脉沖宽度调制(PWM)模块, 该模块提供所述摄像头接口定义的行同步信号和帧同步信号。按照本发明提供的图像传感同步方法,包括但不限制于以下两种
具体形式
(-)所述模数转换器输出数据位长是16,所述微处理器摄像头接口 DMA位长是8,所述分频值是2,所述分频通过二分频器进行分频。
(二)所述模数转换器输出数据位长是16,所述微处理器摄像头接口 DMA位长是16,所述分频值是1,所述分频是直接提供所述系统时钟。
本发明的另 一个技术问题这样解决构建一种图像传感同步电路, 与图像传感器、模数转换器和微处理器摄像头接口连接,包括连接所 述微处理器摄像头接口的系统时钟单元、连接所述图像传感器和模数 转换器的分频器、连接所述图像传感器的图像传感器行起始信号发生 单元、连接所述微处理器摄像头接口的行同步信号发生单元和通过信 号同步单元连接所述微处理器摄像头接口的帧同步信号发生单元;所 述系统时钟单元连接分频器,所述分频器还连接所述信号同步单元。
按照本发明提供的图像传感同步电路,所述分频器是二分频器, 所述信号同步单元是用于信号对齐的触发器。
按照本发明提供的图像传感同步电路,所述系统时钟单元是所述 微处理器主时钟模块,各所述信号发生单元内置于所述微处理器脉冲 宽度调制模块。
本发明提供的图像传感同步方法及其电路,釆用分频使ADC主动 输出与微处理器读取同步,保障DMA方式的数据传输,这样保障CIM 通过DMA方式被动地接收从ADC传过来的数据,较现有的并行总线 方式不存在丢失像素数据的情况。


下面结合附图和具体实施例进一 步对本发明进行详细说明。
图1是本发明具体实施例电路原理示意图2是图1所示电路中各时钟信号时序示意图。
具体实施例方式
首先,简单说明本发明具体实施例的手持扫描设备,其工作原理
1. 传动轮工作时压着纸面,触动内部开关,通知MCU开始工作于 扫描状态。同时此轮还用于在扫描的时候固定方向,防止扫描的时候 上下晃动。
2. 内部开关触发MCU进入扫描工作,MCU打开扫描所需的模块 的电源,并初始化MCU的内部寄存器,MCU输出扫描时所需要的方 波信号,供CIS和ADC工作。同时初始化外部设备,整机进入扫描状 态。
3. 齿轮模组,在扫描头移动时,传动轮与纸面压紧,扫描时齿轮 模组由传动轮带动,末端的齿轮位于凹槽型光耦内,每一个齿阻挡一 次光路时,光耦向CPU发送一次触发信号。
4. MCU接到触发信号后从CIS信号处理器ADC读取一行或多行 CIS采集到的该位置的一行或多行数据。
5. ADC把CIS输出的模拟信号转换成数字信号,并传送给MCU。 其中CIS扫描、ADC模/数转换和MCU从ADC读取数据需要
同步工作以免实时工作时丟失数据,如图1所示,本发明具体实施例 中,ADC输出16位像点数据(高8位和低8位),采用8位DMA与 微处理器的CIM进行数据传输,采用双D型触发器74HC74,其中1 个D型触发器作为二分频器,1个用于信号对齐,该微处理器还带有PWM模块,用于产生CIM定义的行同步信号、CIM定义的帧同步信 号和图像传感器的行起始信号。
如图2所示,该电路的具体工作原理是
1、 CIS为接触式图像传感器,该传感器为线形传感器,能将位于 传感器下面的一行灰度变化通过感应后输出模拟的电压信号,较亮的 地方输出的对应电压较高,较暗的地方输出的对应电压较低,通过串 行方式,将一行变化的灰度转换成变化的电压输出。ADCCLK为时钟 信号,PWM2 (Sl)为行起始信号,输出为模拟电压信号。
2、 CIS信号处理ADC,是将模拟信号转换成数字信号,将CIS 输出的SIG信号进行实时转换,延迟(延迟三个像素时钟)输出。该 型号ADC,每一个像素的数据为16位,用高8位和低8位表示, ADCCLK的高电平时输出高8位,低电平时输出低8位。
基于此,我们用微处理器的CMOS/CCD摄像头模组接口来读取 ADC的数据,需要将读取时钟频率比A/D转换时钟提高一倍,所以在 系统中将PCLK二分频后4是供给A/D转换时钟信号和A/D采样时钟信 号,而且A/D采样时钟与A/D转换时钟信号的相位相反。用74HC74 (双D触发器)其中的一个D触发器连接成二分频的电路,为A/D采 样及转换提供时钟信号。
3、 CIM传输
CIM为CMOS/CCD i勤象头才莫组4妾口,该4妄口工作于YUV传输冲莫 式,ADC输出的数据时是在ADCCLK的稳定电平的中间处,而CIM 的输入是在PCLK的边缘,这时,电路74HC74双D触发器的其中一 个D触发器将PCLK进行二分频即可,因为74HC74的状态变化发生在时钟信号的上升沿,在时钟信号的下降沿阶段,正好对准ADCCLK 的稳定电平期间。
4、行、帧同步信号产生
CIM工作时需要有行同步信号(HSYNC )和帧同步信号 (VS丫NC ),用CPU的PW0和PWM1来产生,然后接到CIM接口 。 这里,与CMOS摄像头的输出非常近似的信号就具备了,只是这里的 每一帧信号里只有一行的像素而已。主时钟信号由微处理器的MCLK 输出,接至iJPCLK, PCLK经二分频后分别地送给ADC和CIS。
5、 行同步信号与ADCCLK的信号边沿对齐处理 实际应用中,微处理器的定时器产生的PWM信号,由于误差关
系,其边沿不是非常严格的对齐,也就是HSYNC变为有效后,PCLK 的下降沿读取ADC的第一个数据,不是非常准确地对准A/D转换时 钟的高电平,如何解决呢?根据D触发器的真值表可得,Q端的输出 电平产生变化是在时钟信号的上升沿,Q=D,所以将A/D转换时钟信 号接到D触发器的时钟信号输入端,PWM1产生的信号连接到D端, 则D触发器的Q端信号必然与A/D转换时钟的上升沿对齐了 。利用 74HC74的另一个D触发器。连接示意图如下所示。
6、 CIM读取ADC:
微处理器有摄像头接口 ,适用于普通摄像头与CPU之间的信号传 输,现在本机器最独特的用法是用摄像头接口来读取ADC的批量数据。 由于ADC是并行总线,常规接法是应当接到微处理器的数据总线上, 并为ADC片选分配一个地址空间,微处理器访问该空间即可访问到该 ADC。但是由于CIS扫描输出的信号是连续的,信号AD转换也是连 续的,用软件反复地操作总线读取的方式非常容易丢失像素数据,导 致所采集得到的图像数据不全而使图像部分内容缺失,使后续的图像
9处理和文本识别(OCR)出现错误。因此,用摄像头模块的接口来读 取ADC的大批量数据是比较理想的,而且CIM模块被动地接收从ADC 传过来的数据,不存在丢失像素数据的情况。
CIM模组读取ADC的数据是通过CPU的DMA模式,CIM的 BUFFER中的数据永远是最新的。当传动轮转过一定角度,也就是扫 描头移动了一定距离后,光耦的光路被齿轮的一个齿阻挡一次,所产 生的方波信号触发CPU读取一次CIM中的緩冲区,如此反复地,光 耦产生一次脉冲读取一行。就可以将CIS所扫描过的数据全部读出来。 如此,每个英寸产生的中断有N个,每个中断取M个数据,也就有N x M个数据提供给程序进行图像拼接使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求范围所 做的均等变化与修饰,皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
权利要求
1、一种图像传感同步方法,其特征在于,包括以下步骤1.1)根据模数转换器输出数据位长和微处理器摄像头接口存储器直接访问位长计算分频值;1.2)将系统时钟提供给所述微处理器并按所述分频值需要分频后提供或直接提供给图像传感器和所述模数转换器。
2、 根据权利要求1所述图像传感同步方法,其特征在于,该方法 还包括比较所述图像传感器行起始信号和分频后的系统时钟使所述图 像传感器输出模拟信号与在所述分频后的系统时钟控制下工作的所述 模数转换器接收所述模拟信号同步。
3、 根据权利要求1或2所述图像传感同步方法,其特征在于,该 方法还包括所述分频器另外还提供一路与所述分频后的系统时钟频率 相同、相位相反的输出时钟,使在所述输出时钟控制和所述存储器直 接访问位长限制下工作的所述模数转换器输出数据与在所述系统时钟 控制下工作的所述微处理器接收所述输出数据同步。
4、 根据权利要求1所述图像传感同步方法,其特征在于,该方法 还包括比较所述摄像头接口定义的行同步信号和分频后的系统时钟使 该^f亍同步信号与所述模数转换器输出数据同步。
5、 根据权利要求1所述图像传感同步方法,其特征在于,所述系 统时钟由所述微处理器主时钟提供,所述微处理器还包括脉冲宽度调 制模块,该模块提供所述摄像头接口定义的行同步信号和帧同步信号。
6、 根据权利要求1所述图像传感同步方法及其电路,其特;f正在于,所述模数转换器输出数据位长是16,所述微处理器摄像头接口存储器 直接访问位长是8,所述分频值是2,所述分频通过二分频器进4于分频。
7、 根据权利要求1所述图像传感同步方法及其电路,其特征在于, 所述模数转换器输出数据位长是16,所述微处理器摄像头接口存储器 直接访问位长是16,所述分频值是1,所述分频是直接提供所述系统 时钟。
8、 一种图像传感同步电路,与图像传感器、模数转换器和微处理 器摄像头接口连接,其特征在于,包括连接所述微处理器摄像头接口 的系统时钟单元、连接所述图像传感器和模数转换器的分频器、连接 所述图像传感器的图像传感器行起始信号发生单元、连接所述微处理 器摄像头接口的行同步信号发生单元和通过信号同步单元连接所述微 处理器摄像头接口的帧同步信号发生单元;所述系统时钟单元连接分 频器,所述分频器还连接所述信号同步单元。
9、 根据权利要求1所述图像传感同步电路,其特征在于,所述分 频器是二分频器,所述信号同步单元是用于信号对齐的触发器。
10、 根据权利要求1所述图像传感同步方法及其电路,其特征在 于,所述系统时钟单元是所述微处理器主时钟模块,各所述信号发生 单元内置于所述微处理器脉沖宽度调制模块。
全文摘要
本发明涉及一种图像传感同步方法及其电路,其中同步方法包括预先根据ADC输出数据位长和CPU摄像头接口DMA位长计算分频值,再将系统时钟提供给CPU并按所述分频值需要分频后或直接提供给图像传感器和ADC;同步电路包括系统时钟、分频器和PWM信号发生单元。这种图像传感同步方法及其电路,保障DMA方式的图像传感数据传输,较现有的并行总线方式不存在丢失像素数据的情况。
文档编号H04N1/03GK101610339SQ200910108910
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者杨昊民, 邱光益 申请人:东莞市步步高教育电子产品有限公司
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