无线胶囊内窥镜系统设计 第9页2.6.3.2 图像采集的工作过程
1) 通过SCCB总线设置OV7660的帧频
系统上电后需要对CMOS图像传感器进行初始化，以确定采集图像的开窗位置、开窗大小和黑白工作模式等。这些参数是受OV7640内部相应寄存器的值控制的，可通过SCCB总线对其进行设置。SCCB的接口有SCCE、SIO_C、SIO_D（SCCE是串行总线使能信号，SIO_C是串行总线时钟信号，SIO_D是串行总线数据信号）三条引脚。OV7640芯片上没有SCCE引脚，但也可实现单主对单从方式的通讯，控制总线规定的条件如下：当SIO_C为高电平时，如SIO_D产生一个下降沿表明数据传输的开始，如SIO_D产生一个上升沿表明数据传输的结束；为了避免传送无用的信息位，分别在传输开始之前、传输结束之后将SIO_D设置为高电平。在数据传输期间，SIO_D上数据的传输受SIO_C的控制，当SIO_C为低电平时，SIO_D上数据有效，SIO_D为稳定数据状态，SIO_C每出现一正脉冲，将传送一位数据。其中两根线的上升和下降时延、高低电平的文持时间都有较严格的要求，软件的延时时间要根据CPU速度和GPIO口的速度精确的计算后才能使通讯保持顺畅。如图2-12所示：
图2-12 SCCB总线时序图
Fig 2-12 SCCB bus timing diagram
配置的具体方法如下：采用三相写数据的方式，即在写寄存器过程中要先发送OV7660的ID地址，然后发送数据的目的寄存器地址，接着为要写的数据。如果给连续的寄存器写数据，写完一个寄存器后，OV7660会自动把寄存器地址加1，程序可继续向下写，而不需要再次输入地址，从而三相写数据变为了两相写数据，由于本系统中只需要对有限个不连续寄存器的数据进行更改，如果采用对全部寄存器都加以配置这一方法的话，会浪费很多时间和资源，所以我们只对需要更改数据的寄存器进行写数据。对于每一个变化的寄存器，都采用三相写数据的方法。三相写数据的传输周期如图2-13所示。
图2-13三相写数据示意图
Fig 2-13 Schematic diagram of three-phase write data
2)图像数据的采集
系统配置完毕后，将进行图像数据的采集。在采集图像的过程中，最主要的是判别一帧图像数据的开始和结束时刻。在仔细研究了OV7660输出同步信号（VSYNC是垂直同步信号、HREF是水平同步信号、PCLK是输出数据同步信号）的基础上，用C语言实现了采集过程起始点的精确控制。图2-14表示了图像采集期间三个同步信号的时序关系示意图。
图2-14 同步信号示意图
Fig 2-14 Schematic diagram of sync signal
VSYNC的上升沿表示一帧新的图像的到来，下降沿表示一帧图像数据采集的开始（CMOS图像传感器是按列采集图像的）。HREF是水平同步信号，其上升沿表示一列图像数据的开始。PCLK是输出数据同步信号。当HREF为高电平期间，才能开始有效的数据采集，PCLK下降沿的到来表明数据的产生，PCLK每出现一个下降沿传输一位数据。HREF为高电平期间共传输640位数据。在一帧图像中，即VSYNC为低电平期间，HREF出现480次高电平。当下一个VSYNC信号的上升沿到来时，就表明分辨率640*480的图像采集过程结束。
2.6.3.3 CMOS图像传感器SCCB总线协议
SCCB 是OmniVision 公司定制的串行摄像头控制总线(Serial Camera Control Bus)，它用于对摄像头的寄存器进行读写，以达到对摄像头输出图像的控制。两线制SCCB 与I2C 总线类似，是一种双向二线制同步串行总线。SCCB 的数据传输由主器件控制，主器件能够发出数据传输启动信号、时钟信号以及传送结束时的停止信号。通常主器件都是微处理器，它寻址访问的设备称为从器件。为了进行通讯，每个接到SCCB 的设备都有一个唯一的地址( ID) ，使用软件来识别总线上的从器件，省去了从器件的片选。因此,只需要两根线（串行时钟线SIO_C 和串行数据线SIO_D），挂接到总线上的器件就能相互进行信息传递，SCCB 接口的时序图如图2-12 所示。组成SCCB 的SIO_C 和SIO_D必须经过上拉电阻RP 接到正电源上，连接到总线的器件的输出级必需为“开漏”或“开集”的形式，以便在多个主或从需求仲裁的况下完成线与的功能。在SCCB 协议中定义开始和停止条件如下:开始条件：在SIO_C 为高电平时，SIO_D出现一个下降则SCCB 开始传输；停止条件:在SIO_C 为高电平时，SIO_D 出现一个上升沿，则SCCB 停止传输。除了开始和停止状态,在数据传输时，当SIO_C 为高电平时，必需保证SIO_D上的数据的稳定，也就是说，SIO_D 上的数据只能在SIO_C 为低电平时改变。
图2-15 数据传送基本格式
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