5MP一體化高清機芯的設計與實現(xiàn)

　　ISP處理流程大致為：光線經(jīng)過鏡頭進入傳感器形成圖像原始數(shù)據(jù)(Bayer數(shù)據(jù))，Bayer數(shù)據(jù)進入ISP處理單元，通過黑電平校正將信號調(diào)整到合適的范圍內(nèi)方便后續(xù)處理，經(jīng)過電平校正后的Bayer數(shù)據(jù)通過色彩插值轉(zhuǎn)換為RGB色塊圖像信號，RGB圖像信號經(jīng)過白平衡校正、色彩校正、Gamma校正等一系列校正處理得到較為正常清晰的圖像信號，RGB信號轉(zhuǎn)換為YUV信號后，經(jīng)過數(shù)字降噪、圖像增強等一系列處理可得到較為理想的圖像視頻。因此ISP模塊包括黑點平校正、壞點校正、色彩插值、白平衡校正、色彩校正、Gamma校正、RGB到Y(jié)UV轉(zhuǎn)換、數(shù)字降噪、圖像增強處理、視頻格式轉(zhuǎn)換等模塊。ISP原理框圖如圖2。

　　5MP實時數(shù)據(jù)流對處理器處理帶寬和性能有較高的要求，因此ISP的實現(xiàn)采用Altera的Cyclone V系列FPGA來完成的。這種方式可以非常靈活的應對各種復雜場景，?？低暤腎SP經(jīng)過多年的市場檢驗，已經(jīng)得到行業(yè)內(nèi)外客戶高度的認可。FPGA除了實現(xiàn)了常規(guī)的ISP模塊，還實現(xiàn)了自動聚焦所需要的聚焦統(tǒng)計模塊，以及自動曝光的AE模塊。

　　馬達驅(qū)動和自動聚焦控制部分

　　一體化機芯具有變焦和自動聚焦功能，這部分需要MCU、一體機鏡頭、馬達驅(qū)動部分三者配合才能完成的。本項目的馬達驅(qū)動和MCU采用而者合一的TMPM342芯片。TMPM342是東芝公司一款MCU、MCD(Motor Control Driver)、PSC(Programmable Servo Controller)集成在一起的單芯片SOC，可以方便的控制電機、光圈，內(nèi)置ARM CortexM3，可以方便靈活的實現(xiàn)更多功能。TMPM342的MCD可以很方便的實現(xiàn)對步進電機、直流電機、電磁線圈的控制，結(jié)合MCU和AF、AE算法，可以很方便的實現(xiàn)自動聚焦、自動曝光控制。TMPM342中的PSC可編程伺服控制可以實現(xiàn)PID算法，利用這個可以實現(xiàn)防抖等功能。由此，可以說TMPM342是常適合用來開發(fā)一體化機芯的。本項目就是通過TMPM342來實現(xiàn)對鏡頭馬達、光圈的驅(qū)動，并實現(xiàn)自動聚焦、自動曝光控制等功能。TMPM342內(nèi)部框圖及控制示意圖如圖3。