ov3640.docx
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ov3640
OV3640：
应用：
手机、玩具、电脑、数码相机
特性：
低功率和低成本
图像控制、自动曝光、自动白平衡、自动带通滤波器、自动50/60亮度，自动校准、黑电平校准
可编程控制帧速率,AEC/AGC16区size/position/weightcontrol,反弹,缩放比例,图片切齐,可见光遥感,和移动镜头
图像质量控制:
色彩饱和度、色调、伽马、清晰度（边缘增强）,镜头校正,缺陷像素,噪声取消取消
支持输出格式RGB,RGB565/555/444,YUV422/420,YCbCr422,和压缩
对图像大小:
支持QXGA,从QXGA按任意尺寸缩小的图片
支持视频或快照操作
支持为水平和垂直子抽样
支持数据压缩输出
支持汽车集中控制（AFC）
放抖动技术
支持对内部和外部的帧同步
支持闪闪光灯模式
标准SCCB串行接口
数字视频端口（DVP）并行输出接口
MIPI串行输出接口
支持相机芯片共享ISP和MIPI接口
嵌入式单片机
嵌入式一次性可编程（OTP）内存
芯片上锁相环（PLL）
可编程I/O驱动能力
关键规格：
活动数组大小:
2048x1536
电源
核心:
1.5vdc+5%
模拟:
2.5~3.0v
I/O:
1.7~3.0v（1.8v最好）
电力需求：
活动:
75毫安（没有MIPI），待机:
20μA
温度范围：
操作:
-20°C到70°C
稳定的图像:
0°C到50°C
输出格式（8-bit）:
YUV（422/420）/YCbCr422,RGB565/555/444,8位压缩data,8/10-bit原始RGB数据
透镜尺寸:
1/4"
透镜首席射线角:
25°非线性（seetable10-1）
输入时钟频率:
6~54MHz
最大图像传输速率：
QXGA（2048x1536）:
15fpsQXGA和任何尺寸按比例缩小的QXGA
XGA（1024x768）:
30fps的XGA和任何尺寸按比例缩小的XGA
敏感性:
490mV/（Lux•sec）
S/N比率:
36分贝
动态范围:
60分贝
快门:
滚动快门
扫描方式:
进步
最大曝光间隔:
1560xtROW
伽马校正:
可编程
像素大小:
1.75x1.75μm
陷容量:
7.2克
暗电流:
<3mV/s@60°C
固定模式噪声（FPN）:
VPEAK-TO-PEAK的1%
图像大小:
3626umx2709um
程序包大小:
6285umx6125μm
1.传感器信号描述
2.系统水平描述
2.1概述
2.2体系结构
2.3I/O控制
2.4上电的顺序
2.4.1功率与内部DVDD和I2C访问期间
2.4.2功率与内部DVDD和没有I2C访问在电源
2.4.3功率与外部DVDD源和I2C访问在启动期
2.4.4功率与外部DVDD和没有I2C访问期间
2.5重置
2.6等待和休眠
2.611.8VI/O功率
2.6.22.6~2.8VI/O功率
2.7系统时钟控制
2.8SCCB接口
3水平模块描述
3.1像素结构组
4图片传感器的核心数字功能
4.1镜头校正
4.2镜像翻转图像裁剪
4.3测试模式
4.450/60HZ的测试
4.5AEC/AGC算法
4.6黑电平校准
4.7闪光灯闪光控制
4.7.1传感器控制闪光灯闪光信号描述
4.8一次可编程（OTP）内存4-5图像传感器处理器数字功能
5图片传感器数字功能开发步骤
5.1长度修改（LENC）
5.2视频白平衡（AWB）
5.3图像灰度校正（GMA）
5.4黑白像素删除（WBC）
5.5插值/de噪声/边缘增强（CIP）
5.6颜色矩阵（CMX）
5.7缩小（变焦）
5.8特殊数字效果（SDE）
5.9覆盖
5.10自动对焦（AFC）
5.11压缩引擎
5.11.1压缩模式1定时
5.11.2压缩模式2计时
6图像传感器输出的数字功能
6.1数字视频接口（DVP）
6.1.1概述
6.1.2DVP时间
6.1.3DVP图像格式
6.2移动行业处理器接口（MIPI）
7注册表
8电气规格
9机械规格
9.1物理规格1
9.2红外回流规格
10光学规格
10.1传感器阵列中心赔率
10.2镜头首席射线角（CRA）
1：
信号描述
系统级描述
2.1概述
OV3640的（颜色）图像传感器是一个低电压、高性能4英寸3.1像素CMOS图像传感器,提供完整的功能单一的芯片QXGA（2048x1536）相机使用OmniPixel3™技术在一个小型的包。
它提供了全画幅,子采样,视窗化或任意按比例缩小的8位/10位图像在各种格式通过控制串行相机控制总线（SCCB）接口或MIPI接口。
有一个形象的OV3640阵列能够操作在15帧每秒（fps）在QXGA决议,完成用户控制图像质量、格式和输出数据传输。
所有必需的图像处理功能,包括曝光控制、伽马、白平衡、色彩饱和度,色调控制,缺陷像素取消,噪声消除等,都可编程通过SCCB接口,接口或嵌入式单片机MIPI。
这个OV3640还包括一个压缩引擎处理能力增加。
此外,Omnivision图像传感器使用专有的传感器技术来提高图像质量降低或消除常见的照明/电源图像的污染,如固定模式噪声、模糊等,来产生一个干净的、完全稳定,彩色图像。
这个OV3640有嵌入式单片机,可以加上一个内部的自动对焦引擎和可编程通用I/O模块（GPIO）外部自动对焦控制。
它还提供了一个反震动功能与内部防摇引擎。
对于存储的目的,OV3640还包括一次性可编程（OTP）内存。
这个OV3640同时支持数字视频并行端口和一个串行MIPI端口。
MIPI和ISP接口的可用于第二个相机传感器不需要双串口摄像头系统
2.2架构
这个OV3640传感器核心生成像素数据流在恒定帧速率,表明通过HREF和VSYNC。
图2-1显示了功能块图的OV3640图像传感器。
图2-2显示了一个示例应用程序使用一个OV3640传感器。
输出信号的定时脉冲发生器来访问的行图像阵列,precharging和抽样的行数组在系列。
之间的时间预充电和取样一行,电荷在像素随时间暴露在入射光。
这就是所谓的曝光时间。
曝光时间的控制是通过调节precharging之间的时间间隔和取样。
在数据的像素行已经被取样,它是通过模拟电路处理,正确的偏移量,并乘以数据与相应的增益。
以下模拟处理,10位ADC输出数据数组中的每个像素。
Figure2-1：
OV3640方框图
参考设计原理：
注释1：
如果引脚与地相接,引脚不应该被初始化为一个输出脚
注释2：
PWDN应该连接到室外地面的模块如果未使用。
RESETB应该连接到外面的DOVDD模块如果未使用。
使用内部DVDD是强烈推荐。
是2.5-3.0vAVDD传感器模拟功率（清洁）。
DOVDD是1.81v+/-5%的传感器数字输入输出功率（清洁）。
房颤vcc是3.3v的房颤司机功率。
传感器AGND和DGND应该被分离和连接到一个单一的点外PCB（不连接内部模块）。
电解电容器应接近相关传感器别针。
数据（9:
0]是10位传感器输出（DATA9:
DATA0MSB:
LSB）。
彩色CMOSQXGA（3像素）图像传感器与OmniPixel3™技术
2.3I/O控制
表2-1列出了驱动能力和方向控制寄存器的I/O垫。
2.4上电顺序
根据系统功率配置（1.8v和2.8v,I/O能力,使用外部或内部DVDDDVDD,需要访问I2C在电源在上面时期或不是）,上电顺序会有所不同。
如果1.8v用于I/O能力,使用内部DVDD优先。
如果2.8v用于I/O能力,由于高电压降在内部DVDD调节器,有一个潜在的热的问题。
因此,对于一个2.8v电源系统,建议使用一个外部DVDDOmniVision源。
由于更高的电源中断当前在使用外部DVDD源,OmniVision强烈建议切断所有权力,包括外部DVDD,当传感器不在使用对于2.8vI/O和外部DVDD。
2.4.1：
功率与内部DVDD和I2C访问在启动期
为推动了内部DVDD和I2C访问在上电期间,下列条件必须发生:
1。
如果vddio和vdd一个是打开的同时,确保vddio变得稳定变得稳定。
之前vdd一
2。
PWDN活跃高与一个异步化设计（不需要时钟）
3。
PWDN必须走高,如果是在权力I2C访问时间
4。
对于PWDN去低,功率必须首先成为稳定（AVDD来PWDN>1ms）
5。
RESETB活跃低与一个异步化设计
6。
RESETB任意状态在启动期间一旦DOVDD上涨
2.4.2功率与内部DVDD和没有I2C访问期间在电源在上面
为推动了内部DVDD和没有I2C访问在上电期间,下列条件必须发生:
1.如果vddio和vdd一个是打开的同时,确保vddio变得稳定变得稳定。
之前vdd一
2.PWDN不是必需的,如果没有I2C在启动期间访问
3.没有I2C活动是允许在启动期（见灰色区域在图2-4）
4.RESETB活跃低与一个异步化设计
5.RESETB无所谓的状态在启动期间一旦DOVDD上涨
2.5复位
这个OV3640传感器包括一个重置b销,部队一个完整的硬件复位当它拉低（接地）。
OV3640将清除所有的寄存器和重置为其默认值他们当一个硬件复位发生。
也可以发起重置通过SCCB接口通过设置寄存器0x3012[7]高。
整个芯片将被重新设置在电源在上面。
手动应用硬重置在力量上是建议即使芯片上的上电复位包括。
硬复位是活跃的低与一个异步化设计。
重置脉冲宽度应大于或等于1毫秒。
2.6备用和睡眠
两个暂停模式供OV3640:
•硬件备用
启动硬件待机模式下,PWDN销必须与高。
当这发生时,OV3640内部设备时钟是暂停所有内部计数器重置和寄存器是维护。
为了避免在高峰AVDD电流,功率下模拟电路通过设置寄存器0x300e[7]1'b1拉PWDN前高。
为唤醒,在释放PWDN销由高到低,联合国权力下模拟电路通过设置寄存器0x300e[7]1'b0恢复视频。
指节2611以下完整的硬件备用程序。
执行软件关闭通过SCCB接口暂停内部电路活动但不停止设备时钟。
所有的寄存器内容保存在待机模式。
这个OV3640还支持MIPI超低功耗状态（就ulp进行）。
收到命令后就ulp进行从主机,OV3640将进入就ulp进行模式。
除了低速部分MIPIPHY和SCCB,所有其他区块进入掉电模式就ulp进行模式。
SCCB软件睡眠
2.6.11.8vI/O功率
如果I/O功率是1.8v,然后使用内部DVDD优先。
在这种情况下,待机电流小于40μA。
2611硬件备份程序
进入待机模式:
78300eB2使能位[7]
78d14
7830860f
拉PWDN销高进入备用。
回到正常模式:
PWDN拉低。
78308608
78308d14
78300e32清晰位[7]
2.6.1.2SCCB软件睡眠过程
进入标准模式：
78300EB2使能位【7】
78308D14
7830AD82使能位【7】
7830860F
停止输入时钟,MCLK,进入睡眠。
进入正常模式：
恢复时钟输入，MCLK
7830AD02清除位【7】
78308608
78308D14清除位【7】
78300E30
2.6.22.6~2.8vI/O功率
如果I/O功率是2.6~2.8v,那么外部DVDD源是首选的,因为过热的问题使用相关的内部DVDD。
如果一个外部的1.5vDVDD提供对单个摄像机应用程序,切断所有的力量当传感器不在使用。
对于双摄像头应用程序,当第二个相机在使用中,切断OV3640权力可能是不可能的。
相反,权力下OV3640和掉电电流应该是大约250μA（断电/睡眠序列,指节2611和2612节）。
当两个相机不在使用,切断电源,两个摄像头
2.7系统时钟控制：
锁相环的OV3640允许输入时钟频率范围从6~54兆赫和最大频率为1.3GHz的VCO。
SysClk是输入时钟为传感器的核心,是SerClkMIPI和DvpClk是内部时钟的图像信号处理（ISP）块。
ThePLLcanbebypassedbysettingregister0x300F[3]to1.
锁相环的可以绕行通过设置寄存器0x300f[3]为1。
2.8SCCB接口
系列相机控制总线（SCCB）接口控制图像传感器操作。
参阅OmniVision技术系列相机控制总线（SCCB）规范的详细用法的串行控制端口。
3块级别描述
3.1像素阵列结构
有一个形象的OV3640传感器阵列的2072列1568行（3248896像素）。
图3-1显示了一个断面的图像传感器阵列。
颜色过滤器排列在一个拜耳模式。
主色BG/GR阵列排列在线交替时尚。
3248896像素,3145728（2048x1536）是活跃的像素,可以输出。
其他像素用于黑电平校准和插值。
传感器阵列的设计是基于一个领域集成读出系统和电子快门逐行转移与同步像素读出方案
图3-1：
传感器阵列区域滤色器布局
4图像传感器核心数字功能
4.1镜和翻转
这个OV3640提供镜子和翻转读出模式,分别扭转传感器数据读出订单水平和垂直（见图4-1）。
在镜子,因为从BGBG拜耳顺序变化……
到GBGB……
OV3640通常延迟一个像素的读出序列,通过设置寄存器0x397c[1]为1。
在翻转,OV3640不需要额外的设置,因为ISP块会自动检测是否像素是在红色线或蓝线并做必要的调整。
4.2图像裁剪
一个图像裁剪区域被定义为四个参数,HS（水平开始）,HW（水平宽度）,VS（垂直开始）,VH（垂直高度）。
通过合理的设置参数,任何部分或大小在传感器阵列可以裁剪作为可见区域。
这种种植是通过简单地掩蔽像素的窗口外种植;因此,它不会影响原计时。
它也将不冲突与翻转和镜像功能
4.3测试模式
出于测试目的,OV3640提供一种测试模式,彩条
4.450/60hz检测
当积分时间不是一个整数倍数周期的光强度,图像会闪烁。
检测器的功能检测传感器是否在50hz或60赫兹光源,使基本的积分时间步可以确定。
4.5设计/AGC算法
自动曝光控制设计和自动增益控制（AGC）允许图像传感器图像亮度调整到所需的范围设定适当的曝光时间和获得应用到图像。
除了自动控制、曝光时间和增益可以设置手动从外部控制。
4.6黑电平校准（附面层控制）
像素阵列包含几个光屏蔽（黑色）线。
这些线是用来提供数据为黑电平校准。
4.7闪光灯闪光控制
达到最佳图像质量可能在低光条件下,使用闪光灯闪光是推荐的。
提供了一个可编程的OV3640闸门信号功能。
4.7.1传感器控制闪光灯闪光
这个OV3640可以生成一个可编程的闸门信号闪光灯的销（销A3）。
表4列出了选通脉冲控制寄存器
4.7.1.1选通脉冲
闪光灯信号可编程。
它同时支持领导和氙模式。
极性的脉冲可以被改变。
启用的闸门信号（转高/低取决于脉冲的极性）通过请求信号通过SCCB。
Flash模块通常对上升沿触发（下降沿,如果信号极性发生变化）。
它支持手电筒模式见表4-5。
4.8一次可编程（OTP）内存
这个OV3640支持最多128位元的一次性可编程（OTP）内存来存储芯片识别和制造信息。
联系你的当地OmniVision身上获得更多细节。
5图像传感器处理器数字功能
5.1的镜头校正（LENC）
主要目的LENC功能是补偿透镜缺陷。
根据每个像素半径的透镜,模块计算得到了每个像素的像素,纠正与它的增益计算来弥补光分布由于透镜曲率。
5.2自动白平衡（提单）
主要目的自动白平衡（AWB）功能是自动纠正图像的白平衡。
它支持手动白平衡,简单的航空运单和先进的航空运单。
对于高级AWB设置,请联系你的当地OmniVision身上。
5.3伽马曲线（GMA）
主要目的伽马（GMA）功能是弥补非线性特征的传感器。
早安,美国将像素值根据伽马曲线补偿传感器输出在不同光优势。
非线性伽马曲线是由不同的线性函数的约。
5.4白色黑色像素取消（WBC）
主要目的的白色/黑色像素取消（WBC）功能是去除白色/黑色像素的效果
5.5插值/de噪声/边缘增强（CIP）
CIP的功能包括图像去噪的原料,原料为RGB插值和边缘增强。
CIP工作在这两个功能手动和自动模式。
5.6颜色矩阵（CMX）
主要目的颜色矩阵（CMX）函数将图像从RGB域到YUV域。
不同颜色的温度,参数传递函数将被改变。
5.7缩小（变焦）
的主要目的缩小（变焦）功能是放大图像。
根据新宽度和新高度的新形象,模块使用几个像素的值来生成一个像素的值。
一些像素的值是分裂和用于两个或多个相邻的像素。
计算算法使用有限浮动点保持尾数当使用这个函数。
5.8特殊数字效果（SDE）
特殊的数码效果（SDE）功能包括色相/饱和度控制、亮度、对比度等。
使用钻ctrl加入一些特殊效果的图像。
计算新的U和V从色调Cos,色调罪,和参数的迹象。
浸透U和V使用坐在你和坐在V寄存器。
计算Y使用Yoffset,Ygain,Ybright或设置的Y值。
SDE支持负,黑色/白色,乌贼,绿色,蓝色,红色和其他图像效果相结合的效果已经上市。
5.9覆盖
OV3640覆盖功能的支持
5.10自动对焦（AFC）
AFC联有三个必要的函数:
•局部统计,计算最大、最小和平均分别为R,G,B在9个可编程的区域
•直方图——计算强度直方图的R,G,B像素分别在至少三个不同的可编程的区域联系你的当地OmniVision仙为进一步的细节。
•边缘信息-收集边缘信息至少16个可编程的区域
5.11压缩引擎
5.111压缩模式1定时
5112压缩模式2计时
5.12单片机描述
微处理器固件下载从0开始写入寄存器x8000。
总共6KB的程序内存可用于程序存储器。
在下载固件,用户必须使单片机的时钟。
5.13格式描述
格式控制转换内部数据格式到理想的输出格式包括YUV,RGB,生,压缩数据,HSYNC模式等。
6图像传感器输出接口数字功能
6.1数字视频端口（DVP）
6.1.1概述
数字视频端口（DVP）提供了10位并行数据输出所有格式的支持和扩展功能包括压缩模式,HSYNC模式和测试模式输出。
6.1.2DVPtiming
6.1.2DVP时机
figure6-1DVPtimingdiagram
图6-1DVP计时图
6.1.3DVP图像格式
6.1.3.1YUV422格式
未压缩的数据送出YUV422通过数据（九2]和序列可以YUYV,UYVY,YVYU,VYUY
6.1.3.2YUV420格式
数据格式的压缩YUV420相似,除了紫外线数据压缩YUV422要么是偶数还是奇数行德断言PCLK下降了。
6.1.3.3日元格式
未压缩的数据送出日元通过数据（九2]。
PCLK的频率相同的原始数据或YUV422/420的一半。
6.1.3.4RGB565格式
未压缩的数据送出RGB565通过数据【9:
2】。
6.1.3.5RGB555格式
6.1.3.6RGB444格式
数据格式的压缩RGB444类似于RGB565除了最低的点R、B,和最低的2位G是伪比特
6.2移动行业处理器接口（MIPI）
MIPI提供一个单向的时钟巷和两个双向数据通信链路解决方案之间的车道组件在一个移动设备。
两个数据通道已经完全支持HS（单向）和LP（双向）数据传输模式。
联系你的当地OmniVision身上获得更多细节。
7注册表
下面的表描述提供的设备控制寄存器包含在OV3640。
Forallregistersenable/disablebits,ENABLE=1andDISABLE=0.
启用/禁用所有寄存器位、启用和禁用=0=1。
8电气规范
表8-1绝对最大额定值
a.超过绝对最大额定值上面显示无效所有交流和直流电气规范,并可能导致永久性损坏设备。
暴露于绝对最大额定条件时间延长可能影响器件的可靠性。
操作温度rangebb传感器功能但图像质量可能是明显不同的温度范围外的稳定形象
图像质量在整个温度范围内保持稳定
a，使用内部DVDD调节器是强烈推荐的最小功率下电流
b.使用1.8v为vddio强烈建议;使用2.8v,联系当地的vddioOmniVision详情身上
c.最大电流AVDD高峰是100毫安
d.有功电流是基于传感器分辨率全尺寸和全速在压缩格式
e．MIPI与功能、有功电流需要一个额外的20ma
f.最大电流DOVDD高峰是200毫安
g．有功功率消耗值是基于1.8vvddio
h．在室温和典型的供应电压
i．基于DOVDD=1.8v。
a．为了输入时钟范围6~27mhz,OV3640可以容忍输入时钟抖动高达1ns
b．如果使用内部的锁相环PLL
9机械规格
9.1物理规格
10光学规格
10.1传感器阵列中心
10.2主光线角度
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