无输入时钟和数据传输时钟的图像传感器同步的制作方法_2

文档序号:9492663阅读:来源:国知局
(时钟恢复线路)210。应当指出的是,可采用落入本发明范围内的其他时钟模式。如图2中明确所示,行标题222可以被定义,以便相机系统区分时钟恢复行和像素数据行。第1阶段中时钟恢复行的数量可通过寄存器设置进行调整。
[0033]应当指出的是,第4阶段的持续时间可小于约5ms_10ms,这使得时钟恢复行的数量非常有限。因此,重新锁定系统可用的转换数可能相应地减少。然而,由于相机单元CDR的PLL电压没有时间与第4阶段期间的锁定电压漂移过远,因此这通常不会构成问题。当锁相环电压与该锁定电压相差过大时(例如,启动时),接收器需要明显更多数量的转换。为此,传感器可以编程为全时钟培训序列,其中第1、2、3阶段可以合并构成时钟培训的持续时间。参见例如图3。一旦相机单元⑶R被锁定,传感器则可恢复正常运行,第1阶段期间重新锁定相机单元CDR所需的调整较少。因此,所述的2个操作模式参照了有关锁定或重新锁定的最小转换数的CDR规范。
[0034]为了强调与转换间的最大位数有关的CDR规范(以确保CDR不失去锁定),可以采用基于像素数据特殊编码的方法。
[0035]在图4中,示出了此特殊像素编码的示例,其中实际像素数据值是11位(MSB最先传输,LSB最后传输)。每个像素数据可添加第12位,所述每个像素数据始终是第11 (最低有效位)真位的反转版本。这导致编码的开销非常少。传输像素数据的过程中可获得高转换率,从而避免了相机单元CDR被解锁的可能性。
[0036]图5A和图5B示出了产生用于图像传感器505的时钟信号的两种常规方法。图5A涉及片外设备,该片外设备可以是晶体振荡器和锁相环(PLL)电路。虽然非常精密,但这种方法增加了一个焊盘510和一个有源部件。而且,有源部件可能需要低速控制编程,该低速控制编程进一步增加了导体数。这可能在空间非常有限的内窥镜远侧末端变成劣势。图5B为使用片上电路的时钟发生图。此方法对焊盘510和导体量有利。然而,此类电路可能不一致,并且在各芯片间存在明显的差异。另外,它们通常随温度而变,并且可能对任何温度变化敏感。这些缺点阻止了在帧速率要求超精密的应用中的使用,如视频。
[0037]本发明描述了一种生成片上精密时钟的方法和系统,无需添加任何外部部件。还应当指出的是,通过再利用传感器数据输出焊盘和低速控制编程焊盘(其可以是如上所述的相同双向焊盘),无需再使用额外的焊盘或导体。
[0038]图6描绘了常规PLL 600。将V⑶L(电压控制延迟线路)时钟与具有频率检测器的传入时钟进行比较。然后,根据频率检测器的比较结果发送向上推动或向下推动至VC0(外部电压控制振荡器)。该系统可以动态响应和调整,以确保VCDL时钟始终与输入时钟相匹配。
[0039]该系统和方法的理念是创建在传感器和相机单元之间重叠的PLL,并且利用两个设备之间已存在的通信协议的优点。在一个实施例中,利用该系统和方法可以将频率检测器从传感器PLL移动到相机单元。然后,其输入可连接到相机单元振荡器提供的精密时钟。该本地振荡器还具有其他优势,即由于位于相机单元内,因此不会增加传感器焊盘数。在实施例中,PLL中的数字前馈和反馈节点可以选择,并且与前馈系统节点(从相机单元至传感器的低速控制编程)和反馈系统节点(从传感器至相机单元的像素数据输出)相匹配。
[0040]在图7的实施例中,前馈节点可选为变快变慢信号,并且将利用传感器低速控制编程进行更新。该反馈节点可以在除以η前选为倍增时钟。此倍增频率可用于使像素数据序列化,并且在像素单元中通过CDR进行解码,然后可反馈至频率检测器。此实施例不会增加焊盘710或导体数。
[0041]在图8所示的具体实施中,可使用DAC 808替代电荷栗。通过低速控制可以编程具有数字式字(如果使用DAC)的配置寄存器,替代向上推动/向下推动(如果使用电荷栗)。
[0042]可能需要建立一个片上PLL未分段的这种系统。图9所示的实施例描绘了内部PLL保持不变的等效电路,但其中时钟输入焊盘被拆除,并且由与图7中所示的时钟发生器分布电路等效的时钟发生器分布电路提供输入时钟信号。图10示出了使用DAC 1010的最新电路版本,而非电荷栗909。
[0043]在一个实施例中,可驻留在相机单元中的算法如图11所示,该算法可以为基于电荷栗的系统而构建。图12中的表格列出了针对图11算法的相机单元可使用的信号和参数。
[0044]以下是该算法具体实施的一个实例。R_CLK可通过将REF_CLK作为比较方法或模式与目标频率进行比较。如果R_CLK过低,则可推断为向上推动。如果R_CLK过高,则可推断为向下推动。BIG_LITTLE输出可根据R_CLK与目标频率相距的范围予以使用。例如,如果重推代表频率变化5 %,轻推代表频率变化1 %,则在R_CLK低于目标频率减3 %时,所述块可以发出向上重推命令。下次测量R_CLK时,将比目标值高出约2%,因此所述块可以发出向下轻推命令。
[0045]比较R_CLK和目标频率的方法可如下所示。在一个实例中,如果REF_CLK为27MHz,目标值为40MHz,并且R_CLK为38MHz,则所述块可计算1ms (或REF_CLK 27,000次转换)内R_CLK转换的次数。这可以与对应值进行比较,目前为38,000比目标值40,000,并且假定重推阈值和轻推阈值分别为5%和1%时发出向上重推命令。
[0046]应当理解,本发明的具体实施可包括或利用专用或通用计算机,所述计算机包括计算机硬件,例例如一个或多个处理器和系统存储器,相关内容在下文予以详细讨论。处于本发明的范围内的具体实施也可包括用于输送或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理及其他计算机可读介质。此类计算机可读介质可为可通过通用或专用计算机系统访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质可为计算机存储介质(设备)。输送计算机可执行指令的计算机可读介质可为传输介质。因此,以举例而非限制性的方式,本发明的具体实施可包括至少两种明显不同的计算机可读介质:计算机存储介质(设备)和传输介质。
[0047]计算机存储介质(设备)包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、固态硬盘(“SSD”)(例如,基于RAM)、闪存存储器、相变存储器(“PCM”)、其他类型的存储器、其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储器设备、或任何其他可用于以计算机可执行指令或数据结构形式存储所需的程序代码工具并可通过通用或专用计算机来访问的介质。
[0048]“网络”可被定义为一个或多个数据链路,其能够使电子数据在计算机系统和/或模块和/或其他电子设备之间进行传输。在一个具体实施中,传感器与相机控制单元可网络化,以便彼此通信,以及与可通过它们所连接网络进行连接的其他部件进行通信。当信息通过网络或其他通信连接(硬连接、无线或硬连接与无线的组合)传送至计算机时,计算机合理地将该连接视作传输介质。传输介质可包括网络和/或数据链路,该网络和/或数据链路可用于以计算机可执行指令或数据结构形式传输所需的程序代码工具并且可通过通用或专用计算机来访问。上述组合也应涵盖在计算机可读介质的范围内。
[0049]另外,到达多个计算机系统部件后,以计算机可执行指令或数据结构形式存在的程序代码工具可自动由传输介质传送至计算机存储介质(设备)(反之亦然)。例如,通过网络或数据链路接收的计算机可执行指令或数据结构可缓存于网络接口模块(例如,“NIC”)的RAM中,然后最终传送至计算机系统RAM和/或计算机系统的非易失性计算机存储介质(设备)中。RAM还可包括固态硬盘(SSD或基于PCIx的实时存储器分层存储装置,诸如Fus1nlO)。因此,应当理解,计算机存储介质可包括在计算机系统部件中,所述计算机系统部件还(或甚至主要)利用了传输介质。
[0050]计算机可执行指令包括例如在处理器中运行时致使通用计算机、专用计算机或专用处理设备执行特定功能或功能群的指令和数据。计算机可执行指令可为例如二进制、中间格式指令(诸如汇编语言)、或者甚至为源代码。尽管在语言上针对结构特征和/或方法步骤阐述了本发明的主题,然而应当理解,随附
【发明内容】
中所限定的主题未必仅限于上文所述的特征或步骤。更确切地说,所述特征和步骤是作为实施本发明的实例形式而公开的。
[0051]本领域的技术人员应
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