专利名称：Cmos数字成像系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字成像系统，尤其涉及一种CMOS数字成像系统。
背景技术：
目前，数字成像系统已广泛应用于视频监控、数据采集、工业检测、数码相机以及网眼等领域，但现有的数字成像系统多采用CCD作为图像传感器，由于CCD是一种特殊的微电子技术，其制作需要特殊的制造工艺，不能与其外围电路集成，导致集成度低，体积相对较大，且信号读取速度慢，功耗高，产品价格相对昂贵，特别是在价格与功耗敏感的民用领域，很难被广泛使用；而在数码相机领域里，尽管现有产品大多配有闪存卡接口，但闪存卡不但价格昂贵，而且容量有限(目前仅能达到数个GB)，且可擦写的次数非常有限，难以真正满足视频监控和摄影爱好者的需求，特别是无法满足外出旅行时对大容量存储设备的需求。
实用新型内容针对上述现有数字成像系统特别是数码相机所存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种利用CMOS图像传感器成像且可外接存储器的CMOS数字成像系统。
本实用新型是这样实现的一种CMOS数字成像系统，包括有控制器、CMOS图像传感器、存储器和输入输出装置，所述存储器和输入输出装置与所述控制器连接，所述控制器还包括有图像处理芯片，该CMOS图像传感器与图像处理芯片连接。
进一步地，该系统还包括可连接外部存储器的USB接口，该USB接口通过USB主控芯片、双口RAM和逻辑门电路与所述控制器连接。
进一步地，该系统还包括可直接与PC连接的另一USB接口。
进一步地，所述输入输出装置具体为显示器、输入按钮。
本实用新型的优点有以下几点(1)采用CMOS传感器，系统整合性高，性能稳定且价格低廉。
(2)多模块设计，可根据需要选择是否连接存储模块，使用方便灵活。
(3)多功能多用途，不连接存储模块时，既可以直接与PC机相连，作为摄像头(网眼)使用，也可以结合已有的CF卡或SD卡技术，作为普通的数码相机使用；连接存储模块时，可外接大容量移动存储外设，存储容量可达数十甚至数百个GB，可作为视频监控设备，也可作为数码相机使用，解决了旅行时因闪存卡容量所限而限制拍照数量的问题。
本实用新型的功耗比较低。
以下结合附图，对本实用新型作出详细描述。
图1为本实用新型的整体结构示意图；图2为本实用新型的成像系统结构示意图；图3为本实用新型的外部存储接口结构示意图；图4为本实用新型的电路原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，微控制器(MCU)作为本实用新型的核心控制器件，CMOS成像模块、外部控制、通用模块、存储模块分别与微控制器连接，外部设备可通过USB接口与本实用新型连接。微控制器协调成像、存储与通用模块三部分之间的工作，这里的通用模块是指数字成像系统中通用的闪存卡与液晶显示器等，如图2所示。
本实用新型系统可分为两个部分数字成像系统与外部数据存储系统。
如图2所示，成像系统主要由微控制器、CMOS图像传感器、图像处理专用芯片、存储器SDRAM和逻辑门电路组成。微控制器作为系统的核心控制器件，负责CMOS图像传感器与图像处理专用芯片的初始化、状态设定，并负责快门检测、电源控制和数据传输控制等功能。CMOS图像传感器集成了部分信号处理功能，如自动曝光、自动增益等，将获取彩色图像传输至图像处理专用芯片进行进一步处理。图像处理专用芯片获取CMOS图像传感器所传送的图像信号后将数据压缩并转换为标准的JPEG格式文件，暂存入SDRAM中，且图像处理专用芯片带有USB设备接口，可作为从设备与PC机连接通讯。
如图3所示，外部数据存储系统由USB HOST芯片与双口RAM组成，通过一个IDE插座与成像系统连接，其外在表现为一个双口RAM，由成像系统的微控制器通过地址总线访问，将所生成的JPEG图像文件存入闪存卡中或者通过其USB接口传送入USB移动外设中存储。
存储系统的核心技术是嵌入式系统中USB主设备的实现，目前提供USB主控芯片的厂商有很多，如Cypress、Philips等，也有相应的功能模块，如Broadmaking的BM5100。在双口RAM中设置读写标志位，由USB主控芯片对该标志位进行扫描，当需要对USB移动外设进行读写操作时，成像系统的微控制器对标志位进行设置。当进行写操作时，微控制器将文件数据写入双口RAM中，并将读写标志位置为写状态，然后由USB主控芯片将双口RAM中的数据写入移动外设中；当进行读操作时，由USB主控芯片将数据从移动外设读出并写入双口RAM中，然后向微控制器发出中断，通知微控制器读出数据。
本实用新型是这样工作的系统上电后，由MCU对图像传感器和图像处理器进行初始化，检测作为从设备与PC机通讯的USB口的连接状态，如果该USB口未连接，说明系统作为独立成像设备使用，由用户设定存储方式，即选用闪存卡存储或USB移动外设存储，当扫描检测到快门按键时，向CMOS图像传感器发出指令，触发电子快门，采集一幅图像，然后由图像处理芯片进行压缩处理，生成JPEG图像文件，根据用户所选择的模式存储入相应的存储器中；如果系统上电检测到USB从设备口与PC机处于连接状态，则进入摄像头的工作模式，一般的图像处理芯片都集成了USB从设备接口功能，如华邦的W9968cf、W9968bcd，或者TI的相关产品，当PC机端的设备驱动安装完毕，启动用户程序，图像经由MPEG压缩处理完毕后，将系统所采集到的图像实时地传输入PC机，在显示器上显示出来。
如图4所示，其中Y、UV管脚线为CMOS图像传感器输出给图像处理器的视频信号引线，CMOS图像传感器的内部寄存器通过I2C总线由单片机(MCU)设置。另外CMOS图像传感器还为图像处理器提供像素时钟PCLK、水平同步HS和垂直同步VS信号。图像处理器内嵌USB数据收发器，直接用USB电缆和计算机相连。视频预览和静态图像下载都通过USB接口在计算机上操作。信号触发电路发出SNAP信号给单片机，使CMOS成像单元完成一幅静态图像的拍摄。图像处理器与微控制器通过地址/数据总线连接，并通过片选、中断和读/写等信号控制。微控制器与存储模块的连接如前所述，同样是通过地址/数据总线连接，考虑到地址/数据总线的资源所限，通过逻辑门电路将图像处理器和存储模块隔离，分别进行控制。
权利要求1.一种CMOS数字成像系统，包括有控制器、存储器和输入输出装置，所述存储器和输入输出装置与所述控制器连接，所述控制器还包括有图像处理芯片，其特征在于，该系统还包括有CMOS图像传感器，该CMOS图像传感与图像处理芯片连接。
2.如权利要求1所述的CMOS数字成像系统，其特征在于，该系统还包括可连接外部存储器的USB接口，该USB接口通过USB主控芯片、双口RAM和逻辑门电路与所述控制器连接。
3.如权利要求1所述的CMOS数字成像系统，其特征在于，该系统还包括可直接与PC连接的另一USB接口。
4.如权利要求1所述的CMOS数字成像系统，其特征在于，所述输入输出装置具体为显示器、输入按钮。
专利摘要本实用新型公开了一种CMOS数字成像系统，包括有控制器、CMOS图像传感器、存储器和输入输出装置，所述存储器和输入输出装置与所述控制器连接，所述控制器还包括有图像处理芯片，该CMOS图像传感与图像处理芯片连接。本实用新型采用CMOS传感器，系统整合性高，性能稳定且价格低廉；多模块设计，可根据需要选择是否连接存储模块，使用方便灵活。本实用新型用途广，不连接存储模块时，既可以直接与PC机相连，作为摄像头(网眼)使用，也可以结合已有的CF卡或SD卡技术，作为普通的数码相机使用。本实用新型的功耗也比较低。
文档编号H04N5/225GK2708589SQ200420009008
公开日2005年7月6日 申请日期2004年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者晏磊, 赵红颖, 王顺义, 吕书强, 张罡 申请人:北京大学