基于DMS和直播具有HDR和高清输出界面摄像头系统的制作方法

本实用新型涉及摄像头设备领域，尤其是一种基于dms和视频直播的具有hdr和数字高清输出界面的摄像头系统。

背景技术：

在驾驶员监控系统(dms)和车内直播这两个产品中，通常的设计是图像传感器与dms主芯片或直播主芯片放在一个机壳内，这就限制了产品结构以及产品的安装形式。例如，只能全部集结在一起安装在挡风玻璃的中上部。本实用新型的摄像头可以与dms主机端和车内直播系统主机端拉开比较大的距离，并在长距离之间传输高清视频，这样就使得整个dms系统和车内直播系统在车内的布置灵活起来，并提高了视频的清晰度。

普通的摄像头在强光照射下，会造成图像在高亮区成为白色，在黑暗区成为黑色，严重影响dms系统主机端接收的图像质量。本实用新型的摄像头具有120db的宽动态范围，使图像即使在强光照射下，也可以得到明暗区都清晰可见的图像，提高dvr系统录像端录下的图像质量。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出一种基于dms和视频直播的具有hdr和数字高清输出界面的摄像头系统。

本实用新型通过以下技术方案实现的：

本实用新型提出一种基于dms和视频直播的具有hdr和数字高清输出界面的摄像头系统，包括图像传感器、图像处理器、串行编码器、单片机，所述单片机分别和所述图像处理器、所述串行编码器连接，所述图像传感器捕获光学信号以获取光学影像并将光学信号并转成raw数据传至所述图像处理器，所述图像处理器将接收的rwa数据转为8bit并口信号，并完成自动曝光、自动白平衡、颜色矫正功能，所述串行编码器将接收到的8bit并口信号转为lvds信号并通过lvds线缆传递给接收端；

所述基于dms和视频直播的具有hdr和数字高清输出界面的摄像头系统还包括与单片机连接的驱动电路，所述驱动电路用于驱动红外灯，所述单片机根据环境亮度开启或关闭所述驱动电路。

进一步的，还包括spi总线eeprom，所述spi总线eeprom与所述图像处理器相连接，用于保存所述图像处理器的配置参数。

进一步的，还包括用于供电的供电电路。

优选的，所述图像传感器的型号为ar0143。

优选的，所述图像处理器的型号为ap0102。

优选的，所述串行编码器的型号为max9295a。

优选的，所述spi总线eeprom的型号为cav25m01。

优选的，所述单片机的型号为wt51f108。

优选的，所述供电电路为降压式dc-dc，所述供电电路的型号为rtq2131b。

优选的，所述驱动电路的型号为rtq2101b。

本实用新型的有益效果：

本实用新型供的基于dms和视频直播的具有hdr和数字高清输出界面的摄像头系统，可以让dvr系统中的录像端与摄像头端拉开比较大的距离，并在长距离之间传输高清视频，这样就使得整个dms和直播系统在车内的布置方式不受限，并提高了视频的清晰度。同时，让录像端能够得到具有120db宽动态范围的图像，解决了录下的图像在高亮区发白，而较暗区变黑看不到细节的问题。

附图说明

图1为本实用新型供的图像传感器信号传输电路示意图；

图2为本实用新型供的图像处理器信号传输电路示意图；

图3为本实用新型供的串行编码器信号传输电路示意图；

图4为本实用新型供的单片机信号传输电路示意图；

图5为本实用新型供的供电电路的电路原理示意图；

图6为本实用新型供的驱动电路的电路原理示意图；

图7为本实用新型供的基于dms和视频直播的具有hdr和数字高清输出界面的摄像头系统方框图。

具体实施方式

为了更加清楚、完整的说明本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参考图7，本实用新型提出一种基于dms和视频直播的具有hdr和数字高清输出界面的摄像头系统，包括图像传感器、图像处理器、串行编码器、单片机，所述单片机分别和所述图像处理器、所述串行编码器连接，所述图像传感器捕获光学信号以获取光学影像并将光学信号并转成raw数据传至所述图像处理器，所述图像处理器将接收的rwa数据转为8bit并口信号，并完成自动曝光、自动白平衡、颜色矫正功能，所述串行编码器将接收到的8bit并口信号转为lvds信号并通过lvds线缆传递给接收端；

所述基于dms和视频直播的具有hdr和数字高清输出界面的摄像头系统还包括与单片机连接的驱动电路，所述驱动电路用于驱动红外灯，所述单片机根据环境亮度开启或关闭所述驱动电路。

进一步的，还包括spi总线eeprom，所述spi总线eeprom与所述图像处理器相连接，用于保存所述图像处理器的配置参数。

进一步的，还包括用于供电的供电电路。

优选的，所述图像传感器的型号为ar0143。

优选的，所述图像处理器的型号为ap0102。

优选的，所述串行编码器的型号为max9295a。

优选的，所述spi总线eeprom的型号为cav25m01。

优选的，所述单片机的型号为wt51f108。

优选的，所述供电电路为降压式dc-dc，所述供电电路的型号为rtq2131b。

优选的，所述驱动电路的型号为rtq2101b。

如图1所示，u1是所述图像传感器，其型号为ar0143；ar0143的pinh3至ping6是rawdata的输出引脚，将原始的图像数据传送到后端的图像处理器ap0102。

u1的pinh5是ar0143的像素时钟输出引脚，信号经过电阻r4传送到后端的ap0102。u1的ping7和pinh7是ar0143的行场同步输出引脚，信号直接传送到后端的图像处理器ap0102。

u1的pinh2是ar0143的时钟输入引脚，接收后端ap0102的时钟输出信号。u1的pinh8是ar0143的复位引脚，r12和c61构成上电低电平复位信号。同时该复位引脚通过r19连接到后端ap0102，使图像处理器ap0102可以控制ar0143的复位。

u1的pinc5和pind7是ar0143的i2c通讯接口，通过r15和r16与后端的ap0102进行通讯，ap0102可以对ar0143的寄存器进行配置。r13，r14是i2c通讯接口的上拉电阻，上拉电压为1.8v。

如图2所示，u2是图像处理器，其型号ap0102，u2的pina4至pinb8是rawdata的输入引脚，从前端的ar0143得到原始的图像数据。u2的pinc8是像素时钟信号的接收引脚，像素时钟信号由前端的ar0143传输过来。pina8和pina10是行场同步信号的接收引脚，信号由前端ar0143传输过来。u2的pinb3是时钟输出引脚，该信号传输给ar0143。pind5是一个复位输出引脚，该复位信号输出给ar0143。

u2的pina3和pinb4是ap0102作为主机的i2c通讯接口，ap0102可以对ar0143的寄存器进行配置。

u2的pinj9至pink7是ap0102的并口输出引脚，ap0102将ar0143传输过来的原始图像经过自动曝光，自动白平衡，颜色校正等功能后，通过并口输出引脚，将图像信号传输到后端的串行编码器max9295a。

u2的pinj1是ap0102的像素时钟输出引脚，该信号经过r4传输到后端的max9295a。ping4和pinh2是ap0102的行场同步信号输出引脚，信号传输到后端的max9295a。

u2的pind3，pinc1，pind1，pind2是ap0102的spi通讯引脚。这些通讯引脚与u3cav25m01(e2prom)连接。通过读取cav25m01中的数据，完成用户参数的设置，这些用户参数包括自动曝光，自动白平衡，颜色校正等配置参数。

u2的pinf8和pinf9是晶振输入引脚，与x1(25mhz晶振)连接。pinf4是ap0102的复位引脚，r30和c65组成上电复位线路。pinb1和pinc3是ap0202作为从机时的i2c通讯引脚。图2还预留了3种与ap0102的i2c通讯的方式。方式一：与u5(wt51f108)通讯，u5可以修改ap0102的寄存器参数；方式二：与u4(max9295a)通讯，这样，dms和直播系统的图像接收端就可以通过lvds线直接修改ap0102的寄存器参数；方式三：与插座h2连接，可对ap0102在线调试。

如图3所示，u4是串行编码器，其型号为max9295a。u4的pin19至pin28是max9295a的并口输入引脚，接收ap0202传输过来的图像信号。u4的pin12和pin13是u4的lvds输出引脚。u4将接收到的并口信号编码为串口信号后，通过lvds输出引脚传输到dms和直播系统的图像接收端。

u4的pin3是max9295a的通讯方式选择和器件地址选择脚，在本电路图中，r2选择不贴，r6选择10k，这样就将max9295a设置为i2c通讯模式，且器件地址为0x80。u4的pin4是max9295a串口输出的形式和带宽选择引脚，在本电路图中，r1选择56.2k，r5选择44.2k。这样就将串口的输出形式设置为差分输出，同时带宽设定为6gbps。u4的pin1是max9295a的电源关闭引脚，当为低电平时，max9295a将停止工作，由于该摄像头不需要关闭电源，所以r3选择10k上拉到3.3v，这样就是max9295a处于一直工作的状态。

如图4所示，u5是单片机mcu，型号为wt51f108。u5的pin3和pin4是mcu作为主机时的i2c通讯接口，与ap0102的i2c接口连接，可直接修改ap0102的寄存器参数，从而改变摄像头的显示效果。u5的pin8和pin10作为2个i/o输入口，通过电阻r16和r17与max9295a的两个i/o口(pin31和pin32)连接。这样dms和直播系统的接收端如果有改变摄像头显示效果的请求，可以通过lvds线，改变max9295a这两个i/o口的状态。u5接收这两个i/o口的状态后，通过i2c修改ap0102的寄存器参数，完成接收端对显示效果的请求。u5的pin5是i/o输出口，通过r35连接到u9(rtq2101b)的pin15(en)脚，控制u9的开启与关闭。u5的pin1是wt51f108的烧录引脚，该引脚可连接程序烧录工具，对wt51f108进行程序的烧录。

如图5所示，u6是外部输入高压(3v至36v)转为摄像头主电轨(3.8v)的降压芯片，其是一个可以为系统供电的供电电路。外部电源通过二极管d1(1n4007)与u6的pin1连接，d1可以防止外部电源正负极接反时对摄像头造成损坏。c85，c86滤除外部电源中的低频干扰，c87滤除外部电源中的高频干扰。u6的pin5是u6的环路补偿引脚，外接r41和c89可以优化u6的控制回路，使输出稳定。u3的pin3是开关节点引脚，连接电感l1和电容c69，c70构成buck降压拓扑。pin3通过c67连接pin2的boot引脚，构成自举电路，完成给u6内部上桥mos的供电。u6的pin6是u6的反馈引脚，外接r37，r43可以调整输出的电压大小。u6的pin4是u6的接地引脚。pin8是u6内部线性电源输出引脚，输出5v电压，本电路没有用到此电压。pin9是u6的散热焊盘。

如图6所示，为940nm红外灯驱动电路图，u9为完成940nm红外灯驱动的电源芯片，u9的pin1，pin2，pin16是u9的电源输入脚，接3.8v主电轨。c81滤除输入电源上的低频干扰，c82滤除输入电源上的高频干扰。

u9的pin10，pin11，pin12是开关节点引脚，连接电感l3和电容c83，c84构成buck降压拓扑，c84与led1(红外灯)的阳极相连。同时开关节点通过c71与pin13(boot)引脚连接，构成自举电路，完成给u9内部上桥mos的供电。led1的阴极与电阻r49(3.3欧)，r50(3.3欧)，r46(1k)连接。r49和r50的另一端接地。r46再与r47(100k)和u9的pin6(反馈引脚)连接，r47接地。由于led1需要恒流驱动，u9的pin6对外是稳定的0.827v，所以led1的阴极也是一个稳定的电压，接近0.827v。通过r49和r50阻值的设定，可以得到固定的驱动电流iled＝0.827/(r49+r50)。

u9的pin15是u9的启动控制引脚，通过r35与u5连接，这样u5就可以根据环境亮度开启或关闭此驱动电路。pin9是u9的软启动引脚，通过c93接地，c93可以调整u9的软启动时间。pin8是u9的开关频率设定引脚，通过r54接地，r54可以调整u9的开关频率。pin7是u9的环路补偿引脚，外接r55和c99可以优化u9的控制回路，使输出稳定。pin3，pin4，pin5为u9的接地引脚。pin17是u9的接地散热焊盘。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。