5MP一體化高清機芯的設計與實現

　　ISP處理流程大致為：光線經過鏡頭進入傳感器形成圖像原始數據(Bayer數據)，Bayer數據進入ISP處理單元，通過黑電平校正將信號調整到合適的范圍內方便后續處理，經過電平校正后的Bayer數據通過色彩插值轉換為RGB色塊圖像信號，RGB圖像信號經過白平衡校正、色彩校正、Gamma校正等一系列校正處理得到較為正常清晰的圖像信號，RGB信號轉換為YUV信號后，經過數字降噪、圖像增強等一系列處理可得到較為理想的圖像視頻。因此ISP模塊包括黑點平校正、壞點校正、色彩插值、白平衡校正、色彩校正、Gamma校正、RGB到YUV轉換、數字降噪、圖像增強處理、視頻格式轉換等模塊。ISP原理框圖如圖2。

　　5MP實時數據流對處理器處理帶寬和性能有較高的要求，因此ISP的實現采用Altera的Cyclone V系列FPGA來完成的。這種方式可以非常靈活的應對各種復雜場景，海康威視的ISP經過多年的市場檢驗，已經得到行業內外客戶高度的認可。FPGA除了實現了常規的ISP模塊，還實現了自動聚焦所需要的聚焦統計模塊，以及自動曝光的AE模塊。

　　馬達驅動和自動聚焦控制部分

　　一體化機芯具有變焦和自動聚焦功能，這部分需要MCU、一體機鏡頭、馬達驅動部分三者配合才能完成的。本項目的馬達驅動和MCU采用而者合一的TMPM342芯片。TMPM342是東芝公司一款MCU、MCD(Motor Control Driver)、PSC(Programmable Servo Controller)集成在一起的單芯片SOC，可以方便的控制電機、光圈，內置ARM CortexM3，可以方便靈活的實現更多功能。TMPM342的MCD可以很方便的實現對步進電機、直流電機、電磁線圈的控制，結合MCU和AF、AE算法，可以很方便的實現自動聚焦、自動曝光控制。TMPM342中的PSC可編程伺服控制可以實現PID算法，利用這個可以實現防抖等功能。由此，可以說TMPM342是常適合用來開發一體化機芯的。本項目就是通過TMPM342來實現對鏡頭馬達、光圈的驅動，并實現自動聚焦、自動曝光控制等功能。TMPM342內部框圖及控制示意圖如圖3。