OV426硬件设计方案-CCU（相机控制单元）

使用OVM6946和OV426设计内窥镜吧！

决战1mm，OVM6946内窥FPGA方案开源

这篇来写硬件分析，这篇文章是个大的杂合体，如果有什么不对的地方请指教。

主要是我没有大哥FPGA的功力，我只能用现成的转换方案了。

但是所有的方案都是流式处理，对于图像处理来说，永远都是等着前一级的处理完才能干活。

所以都是：桥接处理器（同步输出），数字信号将被图像信号处理器(ISP)处理，最后输出图像数据。

其中中低端的内窥镜用图像传感器，主要是以OV的为主：

有OV6946+OV426、OV6948+OV426、OV9734、OH02A1S（带近红外增强）、OH0TA10+普通ADC（这颗料据说是业界最小，400×400相素，封装尺寸只有550μm*550μm）、DH01A10。

来自ZYNQ的一张图，这里就看DVP和SCCB的接口

接口是4个，ADC+SPI是相机侧的，IIC+DVP并口是输出侧的

稳妥

另外OV其实也是给了一系列的现成的解决方案：

五款

这个是处理完又是DVP输出去了，命令可以使用串口来控制

这个一看就很重型，直接USB输出

这个是追求实时性，没有过多的缓存

这个是注重外设控制

有时候是好几个摄像头仪器拍摄，各个系统之间进行同步曝光：

同步曝光：关于 FSIN 引脚用于同步曝光的功能，可以通过外部信号来同步多个摄像头的曝光时间，确保它们捕获图像的时刻是一致的。要实现这一点需要在设计中额外添加对 FSIN 信号的支持，以确保能够正确地控制和同步曝光。 内部时钟：由于每个图像传感器的时钟是自由运行的，同步曝光仅同步它们的曝光起点，而不会同步内部时钟或其他电路。这意味着即使曝光是同步的，传感器间的像素数据输出可能仍存在微小的时差，这通常可以通过后续的软件处理来校正。

以上系统延迟范围为100ms到160ms，我不知道真的假的。

说回OV426，DVP是需要很多的引脚，DVP接口使用的是LVDS（Low Voltage Differential Signaling）电气接口标准，通常需要使用更多的电源和地线来支持高速数据传输。这使得dvp接口的设计更为复杂，并且需要更多的空间来布线。

DVP接口一个PCLK周期可以传输1byte数据，1byte各位并行输出，一行Pixel输出完后，Sensor输出一个HSYNC行同步信号，一帧所有行输出完成后，输出一个VSYNC帧同步型号。

PCLK、D0、D1都是高频信号线(低位变化更加频繁)，Layout时注意屏蔽干扰、不可与其它高频线并排或重叠走线，最好用GND线或者低频线(如D7、D6)隔开。

这图最经典了

VSYNC：vertical synchronization，帧同步信号, 一帧一个信号，频率为几十Hz

HSYNC：horizonal synchronization，行同步信号，一般为几十KHz

PCLK：pixel clock ,像素时钟，每个时钟对应一个像素数据

DATA: 像素数据，视频数据，常见的有8位和10位

XCLK：也叫 MCLK，ISP芯片输出给驱动 sensor 的时钟，可由 ISP 主控或晶振提供，

一般是24MHz/27MHz

SCL: IIC 时钟引脚，用来读写sensor的寄存器

SDA：IIC 数据引脚，用来读写 sensor 的寄存器

这里引脚放一部分

信号线虽然是说没有mipi那么严格

但是也是要保证等长，看电源

电源推荐ADP123，狠狠的加电容

模拟的比数字的电容更多

layout

这个是内部的工作

输出图像时，一帧帧地输出，在帧内的数据一般从左到右，从上到下， 一个像素一个像素地输出。

数据线会在1个像素同步时钟PCLK的驱动下发送1字节的数据信号，所以2个PCLK时钟可发送1个RGB565格式（我没有找到具体是什么）的像素数据。像素数据依次传输，每传输完一行数据时，行同步信号HREF会输出一个电平跳变信号，每传输完一帧图像时，VSYNC会输出一个电平跳变信号。

可以看这个

OV426的ISP很弱，所以需要外部ISP来补齐。

AEC 功能通过自动调整图像传感器的曝光时间来控制进入传感器的光量，确保图像既不过曝也不欠曝。

AGC 功能通过调整图像传感器的增益来控制图像的亮度。增益可以被视为图像信号的放大系数。

这个是一个有趣的寄存器，颜色

这个也是，可以输出拜耳图像，直接就不处理了

DVP的协议吧，一般都认为是和VGA的协议差不多：只是VSYNC信号高低电平相反了。DVP协议的HREF信号是在HERF为高电平是直接输出像素数据，而VGA接口的HSYNC信号在HSYNC为高时先后输出显示后沿、有效图像数据、显示前沿。

这里给出一个时序图分析

这个是OV7670的

数字的区域是时间，t=1/8Mhz

VSYNC（垂直同步）: 指示一帧图像的开始和结束。在图中，一个 VSYNC 脉冲代表一帧图像的时间跨度。 HREF（水平参考）: 用于标示一行像素的开始和结束。

在一帧图像内部，每当 HREF 信号为高电平时，对应的行像素数据被视为有效。 D[9:0]（数据线）: 传输图像数据的线。数据通常是在 HREF 高电平期间有效，并且在 VSYNC 低电平期间不断传输以构成一帧图像。

时序图中的各个部分代表：

(1): 整帧的周期，从一个 VSYNC 的下降沿到下一个下降沿。(看着是上升沿)

(2): VSYNC 信号内部，代表帧开始前的时间间隔，通常称为垂直前沿。

(3): 有效的帧传输时间，这时候 HREF 和 D[9:0] 会传输有效的图像数据。

(4): 垂直后沿，帧结束后到下一个帧开始前的时间间隔。

(5): 垂直同步信号持续的时间。

(6): HREF 信号内部，代表一行像素开始前的时间间隔，通常称为水平前沿。

(7): 有效的行传输时间，在此期间，D[9:0] 上会传输有效的像素数据。 图中的 "invalid data" 注释指出在 VSYNC 信号为高时，HREF 可能仍为高电平，但此时的数据不应被视为有效图像内容。

至于这个并口输出，这个好像是最形象的一个

抓取的实测的 DVP 波形，黄色是输入时钟 ，蓝色是帧同步信号 ，红色是 PCLK（像素时钟）

另外，我找到了一个芯片，这个可以直接当成USB输出，可以探索一下

一个拓扑图

也可以远程传输

审核编辑：刘清