CMOS圖像傳感器產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代，由于當(dāng)時CMOS工藝的制造技術(shù)不高，以至于傳感器在應(yīng)用中的雜訊較大，商品化的進(jìn)程一直很慢。至今，隨著工藝的不斷提高，CMOS圖像傳感器的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，涉及到數(shù)碼產(chǎn)品、通訊、工業(yè)，醫(yī)療等各領(lǐng)域。與CCD相比，CMOS圖像傳感器具有體積小，功耗低，成本低等特點。Cypress公司的CMOS圖像傳感器IBIS5-B-1300是一款高性能、大動態(tài)范圍的圖像傳感器。圖像傳感器的正常工作需要有正確的驅(qū)動時序信號，本文就圖像傳感器IBIS5-B-1300，給出采用VHDL語言設(shè)計的驅(qū)動時序和仿真結(jié)果。

　　1 IBIS5-B-1300圖像傳感器

芯片簡介

　　Cypress公司的IBIS5-B-1300將模擬圖像獲取、數(shù)字化和數(shù)字信號處理的功能集成在單一芯片中，是一款高性能的CMOS圖像傳感器。這款130萬像素（1 280×1 024）的圖像傳感器可以采用SXGA或VGA格式輸出，幀頻可達(dá)27．5 f／s（1 280×1 024）或106 f／s（640×480）。

　　其主要特點如下：

　　（1）6．7μm的高填充因子像素單元。它可使器件的靈敏度較高，噪聲較小。

　?。?）高的動態(tài)范圍（單斜率積分下為64 dB）。當(dāng)采用雙斜率積分或多斜率積分時，動態(tài)范圍可進(jìn)一步提高。

　　（3）片載可調(diào)整增益和偏置的輸出放大器。它能使信號的抖動限制在片載10 b ADC的輸入范圍之內(nèi)。

　?。?）片載40 MHz的10 b ADC。它可直接對輸出模擬信號進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，該ADC在電氣上與圖像傳感器分離，如果需要，可選擇不經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換而直接輸出模擬信號。

　　（5）隨機(jī)開窗模式和亞采樣模式。隨機(jī)開窗模式可以只對感興趣的區(qū)域進(jìn)行讀出；亞采樣模式可以很好地滿足圖像壓縮的需要。

　?。?）片載時序與控制邏輯序列發(fā)生器、內(nèi)部寄存器。它可使得設(shè)計者用較少的信號來控制傳感器的工作。

? ? ? ? 工作原理

　　IBIS5-B-1300內(nèi)部有12個寄存器，提供傳感器工作所需的參數(shù)及工作方式。對寄存器寫入的數(shù)據(jù)決定了傳感器的工作狀態(tài)。寄存器的數(shù)據(jù)寫入接口有3種：并行接口、串行三線接口、串行兩線接口。可通過芯片的IF_MODE和SER_MODE管腳接不同的值來選擇不同的數(shù)據(jù)接口模式（如表1所示）。

　　并行接口使用16 b并行輸入來載入新的寄存器值。串行3線接口（或串轉(zhuǎn)并接口）使用串行接口將數(shù)據(jù)移入寄存器緩沖器，當(dāng)完整的數(shù)據(jù)字移入寄存器緩沖器時，數(shù)據(jù)字才被載入當(dāng)前正在編碼的寄存器。串行2線是一個單向的接口，本文暫不做分析。

　　IBIS5-B-1300具有兩種快門方式：卷簾快門和同步快門，用寄存器（0000）的bitO進(jìn)行設(shè)定，“1”為卷簾快門，“0”為同步快門。時序如圖1，圖2所示。

　　在卷簾快門模式下，幀頻Frame period=（Nr．Lines×（RBT+Pixel Period*Nr．Pixels））。