基于影像传感器MT9M111的视频采集系统

　　CMOS图像采集系统普遍存在图像质量问题，如果没有对图像进行专门的处理，则图像质量难以保障。近些年来，随着SoC技术的快速发展，在图像采集和处理领域，出现了SoC影像传感器，它集成CMOS传感器和图形处理器功能，可以得到令人非常满意的图像质量。本文设计的视频采集系统采用了SoC成像芯片MT9M111和USB2.0接口芯片CY7C68013。

　　系统结构

　　本系统的原理框图如图1所示。当图像传感器开始工作后，先将采集到的数据通过FPGA控制逻辑存储到SRAM1中，一帧图像的采集/存储过程结束后，SRAM1进入写结束状态。此时切换SRAM，SRAM2继续存储采集到的数据，同时，SRAM1处于可读状态，由FPGA里的控制逻辑控制，将SRAM1中的数据传输到USB芯片，然后传输到主机。本系统采用双SRAM结构和乒乓机制，两片存储器交替工作，使图像的采集和传输并行进行。双帧存结构不仅提高了系统的速度，而且，由于在FPGA里实现各种图像处理的算法大都需要比较大的存储空间，所以两个大容量SRAM在实现算法时可以充当外部缓存。

　　MT9M111

　　本系统采用美光公司推出的集成CMOS传感器和图形处理器的SoC产品MT9M111。MT9M111是低功耗、低成本渐进扫描CMOS图像传感器；130万像素分辨率（1280H×1024V）；1/3英寸光学格式；全分辨率15fps的功耗为170mW，VGA分辨率30fps的功耗为90mW。MT9M111采用低漏电DRAM工艺，配备了美光的DigitalClarity专利技术，即使在最差的光照条件下也能提供清晰明亮的彩色图像。MT9M111具有较低的暗电流，并降低了色度/亮度干扰和瞬间噪声。MT9M111的嵌入可编程图像流处理器提供的功能

　　包括色彩恢复和修补、自动曝光、白平衡、镜头阴影修正、增加清晰度、可编程灰度修正、黑暗电平失调修正、闪烁避免、连续调整滤光尺寸、平滑的数字变焦、快速自动曝光模式和不工作时缺陷修正等。而且，还配备了两线串行接口，USB芯片可以通过这两线串口对其进行配置。

　　IS61WV20488

　　与图像处理有关的SRAM参数主要是SRAM 的读写速度和容量。在容量方面，本系统采集图像的最大分辨率为1280×1024，数据宽度为8位，2M×8bit的SRAM可以满足存放一帧图像数据的要求。SRAM的读写速度一般为12ns、15ns、20ns或者更慢，由于SRAM的读写速度直接影响整个图像处理系统的时钟，所以，SRAM的读写速度越快越好。本系统选用了ISSI公司的IS61WV20488，芯片容量为2M×8bit。

　　CY7C68013

　　图像数据传输部分采用Cypress公司推出的专门用于USB2.0的接口芯片CY7C68013。该芯片包括带815kB 片上RAM 的增强型8051 处理器（与标准8051 系列兼容，速度提高3~5倍）、4kB FIFO 存储器和通用可编程接口I2C 总线、串行接口引擎（ S IE ） 以及USB2.0 收发器。

　　图1 基于SoC影像传感器的视视频采集系统