专利名称：用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法
技术领域：
本发明属于图像传感器技术领域，具体涉及在无线手持终端上连接CMOS图像传 感器的设计方法。
背景技术：
图像传感器(俗称摄像头)按照工作原理和制造工艺主要分为两类CCD图像传 感器和CMOS图像传感器。因为功耗和成本优势非常明显，所以CMOS图像传感器(以下简 称CIS:CMOS Image Sensor)在嵌入式系统中的应用迅速增加，在无线手持终端上CIS基本 已经成为标准配置。 除了电源、时钟、同步等信号连接以外，当前的CIS与系统中的主控制器(以下简 称MCU)通信连接主要有下述两部分接口 (1)12C总线接口 用于对CIS内部的控制寄存器/状态寄存器进行设置和读取。
(2)图像数据接口 用于输出CIS采集到的图像数据。 当前业内标准的图像数据接口包括以下信号①8位宽度的数据线Y0-Y7 ;②像素
时钟PCLK。 PCLK由CIS驱动，每一个PCLK在Y0-Y7上输出一字节的图像数据。 上述设计要求需要接收端有匹配的接口连接CIS的图像数据接口 ，以接收CIS传
来的图像数据。 现有技术方案主要有以下几种 (1)内置专用的ISP (Image Sensor Processor :图像处理器) 很多MCU内置了专用的ISP用来连接CIS。此方案的缺点是成本高，优点是性能
高，开发难度低。 (2)增加专用的协处理器 有大量的低端MCU没有内置ISP，而应用这些低端MCU的系统同样也有连接CIS的 需求，为此在这样的系统上不得不增加额外的协处理器来连接CIS，这样就增加了系统的复 杂度和成本。通常使用低端MCU的系统恰恰都是对成本和开发周期非常敏感的系统，所以 现有的CIS数据接口就成为了如何在低端MCU上支持CIS的一个矛盾焦点。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种用于无线终端的图像 传感器的接口信号设计方法。 本发明的技术解决方案是用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法，所 述图像传感器的接口信号包括主时钟、帧同步、串行命令总线和图像数据输出总线，其特征 是，所述图像传感器的接口信号还包括片选/读取输入信号，所述图像数据输出总线连接 在无线终端主控制器的数据总线上。
所述片选/读取信号由地址译码电路产生。所述串行命令总线优选I2C总线。
进一步地，所述图像传感器内部设有行缓冲存储器，所述图像传感器的接口信号还包括缓冲就绪输出信号。 优选地，所述图像传感器内部的行缓冲存储器与所述图像传感器内部DSP中的存 储器复用。 再进一步地，所述行缓冲存储器中设有用来指示当前缓冲区中每行数据在图像中 的位置的索引，该索引的宽度范围为1 16字节。
所述图像传感器为CMOS图像传感器。
本发明与现有技术相比具有如下优点 (1)本发明定义了一种全新的连接接口，在基本不增加CIS成本的情况下可以将
CIS连接到MCU的数据总线(以下简称EMI :External Memorylnterface外部存储器接口 )
上，因为数据总线是所有MCU都具备的基本接口，所以就可以在低端系统上不增加额外成
本连接CIS,同时可以通过软件的配合保证CIS的性能。 (2)本发明与现有技术方案的对比如下表所示
方案成本性能开发难度
(l)MCU内置ISP高高低
(2)MCU外置协处理器中等中等中等
本发明EMI扩展CIS低中等中等 由上表可见，本发明是用最低的成本实现中等性能，成为低端平台中最具性价比 的实现方案。
(3)本发明的设计方法使得系统的复杂度降低，接口结构简单。 (4)本发明通过将CIS数据接口改为EMI接口，即增加片选/读取输入信号，使CIS
从主动输出数据变为被动输出数据。也就是说，CIS只有在片选有效的时候才输出一个字
节的数据，在片选无效的时候图像数据D[7:0]保持高阻状态。这样使得CIS的图像数据总
线行为符合MCU数据总线接口的要求，可以直接对接，从而节省专用接口部分的成本并保
持较高的性能。 (5)为了保证EMI总线读取图像数据的效率，本发明的CIS内部带有行缓冲机制，
即在CIS内部增加行缓冲存储器，CIS的接口相应增加缓冲就绪输出信号。 (6)为了保证MCU在常规情况下完整地读取所有数据，以及MCU可以在极端情况
下(比如无线协议栈的突发处理)识别没能及时读取数据造成的数据丢失，本发明还在行
缓冲存储器中设有用来指示当前缓冲区中每行数据在图像中的位置的索引，每行开始最先
送出行索引。
以下将结合附图对本发明的具体实施方式
进行说明。
图1是现有技术中图像传感器与主控制器的接口连接框图。
图2是本发明中图像传感器与主控制器的接口连接框图。
图3是现有技术中图像传感器的实现框图。
图4是本发明中图像传感器的实现框图。
具体实施例方式
关于图像传感器与主控制器的接口连接，本发明与现有技术的对比如图1、2所 示。图中数据接口D[7:0]输出图像传感器的像素数据。 由两图的对比可以看出(l)本发明将CIS数据接口改为EMI接口 (这里的EM I
接口泛指外部存储器接口 )，使CIS从主动输出数据变为被动输出数据。具体地说，CIS增
加片选/读取(CS/RD)输入信号，CS/RD信号由地址译码电路产生；同时CIS的数据输出总
线D[7:0]连接在主控制器的数据总线上。(2)CIS内部设有行缓冲和行索引。 图2中地址译码电路连接在主控制器的地址总线和控制总线上，这里的主控制器
是无线终端的主控制器。地址译码电路也可以内置于CIS内部，或者是其它电路结构。 关于图像传感器的接口实现，本发明与现有技术的对比如图3、4所示。 图3的现有技术中，PCLK为像素数据时钟输出。PCLK信号是CIS输出信号，用于
指示D[7:0]输出图像数据，CIS是主动向外连续输出数据的。这样的行为造成CIS无法工
作在EMI总线上，因为总线上连接了很多器件，CIS的这种主动输出会破坏总线上其他设备
的工作。 在图4中，本发明的CIS增加片选/读取(CS/RD)输入信号，CS/RD信号由外部地 址译码电路产生。CIS只有在此信号有效的时候才输出一个字节的数据，在片选无效的时候 图像数据D[7:0]保持高阻状态。这样的行为符合EMI总线的要求，可以与其它总线设备共 存。 为降低增加引脚带来的封装成本提高，本发明优选将现有技术中的PCLK引脚变 更为输入信号CS/RD，从而保持引脚数目总数不变。 进一步地，为了保证EMI总线读取图像数据的效率，本发明的CIS内部带有行缓冲 机制，即在CIS内部增加行缓冲存储器，CIS的接口相应增加缓冲就绪输出信号。行缓冲存 储器可以容纳一帧图像中的一行或者多行像素数据。缓冲就绪信号用来指示内部行缓冲存 储器就绪，MCU可以读取数据。 为降低增加引脚带来的封装成本提高，本发明优选将现有技术中的行同步信号变 更为缓冲就绪指示信号，从而保持引脚数目总数不变。 每次CS/RD信号有效送出一个字节，为了保证MCU在常规情况下完整地读取所有 数据，以及MCU可以在极端情况下(比如无线协议栈的突发处理)识别没能及时读取数据 造成的数据丢失，本发明还在行缓冲存储器中设有用来指示当前缓冲区中每行数据在图像 中的位置的索引，每行开始最先送出行索引。 索引体现每行数据在图像中的位置，可以连续累加，溢出后清零，也可以设计为每 帧开始的时候归零，每行数据就绪后累加。 索引的宽度范围视行缓冲存储器空间情况可以设计为0字节(无索引)到16字
节。优选宽度为2字节，此时可以索引30万及以上像素(成像行数超过255行)。 为了降低CIS成本，行缓冲存储器复用CIS内DSP的BUFFER。图4中的存储器即
5是行缓冲存储器与DSP的BUFFER的复用。 本发明的存储器总线接口设计方式可以使MCU在不增加专用接口的情况下连结 CIS,同时EMI总线的访问速度较高，可以高速地取回图像数据，从而有效提升CIS的工作性 能。CIS内部设计的行缓冲以及索引可以保证常规情况下MCU完整地读取所有数据，同时 在极端情况下能够识别图像数据的丢失，并通过软件插值等算法确保提供给用户的图像质 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依 据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明 技术方案的保护范围。
权利要求
用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法，所述图像传感器的接口信号包括主时钟、帧同步、串行命令总线和图像数据输出总线，其特征在于所述图像传感器的接口信号还包括片选/读取输入信号，所述图像数据输出总线连接在无线终端主控制器的数据总线上。
2. 根据权利要求1所述的用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法，其特征在 于所述图像传感器内部设有行缓冲存储器，所述图像传感器的接口信号还包括缓冲就绪 输出信号。
3. 根据权利要求2所述的用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法，其特征在 于所述图像传感器内部的行缓冲存储器与所述图像传感器内部DSP中的存储器复用。
4. 根据权利要求2或3所述的用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法，其特征在于所述行缓冲存储器中设有用来指示当前缓冲区中每行数据在图像中的位置的索弓l，该索引的宽度范围为1 16字节。
5. 根据权利要求4所述的用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法，其特征在于该索引的宽度范围为2字节。
6. 根据权利要求1或2或3所述的用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法， 其特征在于所述图像传感器为CMOS图像传感器。
7. 根据权利要求1或2或3所述的用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法，其特征在于所述片选/读取信号由地址译码电路产生。
8. 根据权利要求1或2或3所述的用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法， 其特征在于所述串行命令总线为I2C总线。
全文摘要
本发明涉及一种用于无线终端的图像传感器的接口信号设计方法，所述图像传感器的接口信号包括主时钟、帧同步、串行命令总线和图像数据输出总线，其特征是，所述图像传感器的接口信号还包括片选/读取输入信号，所述图像数据输出总线连接在无线终端的数据总线上。所述片选/读取信号由地址译码电路产生。进一步地，所述图像传感器内部设有行缓冲存储器，所述图像传感器的接口信号还包括缓冲就绪输出信号。优选地，所述行缓冲存储器与所述图像传感器内部DSP中的存储器复用。再进一步地，所述行缓冲存储器中设有用来指示当前缓冲区中每行数据在图像中的位置的索引。本发明能够使系统成本和系统复杂度降低，且接口结构简单。
文档编号G06F13/42GK101794264SQ20101011941
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者薛原 申请人:北京大友迅捷科技有限公司