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  • (转)如何解決TRDBD5M CMOS在DE2 delay的問題?

    全文地址:http://www.cnblogs.com/oomusou/articles/1270959.html

    Abstract
    TRDB-D5M是一個500萬像素的CMOS,可以搭配DE2或DE2-70做電腦視覺上的應用,不過很多人應該發現原廠的DE2_CAMERA_D5M範例,在VGA上delay嚴重,不像130萬像素的DE2_CCD範例那樣流暢。

    Introduction
    使用環境:Quartus II 7.2 SP3 + DE2 (Cyclone II EP2C35F672C6) + TRDB-D5M

    會產生delay,主要在於曝光時間,若曝光時間越長,delay一定越嚴重,但曝光時間越短,亮度就越低,所以很難兩全。TRDB-D5M的register設定中,提供了對RGB gain的設定,也就是雖然曝光時間變短,但透過對RGB的補償,影像仍然不會太差。

    I2C_CCD_Config.v / Verilog

      1 module I2C_CCD_Config (  //  Host Side
      2             iCLK,
      3 
                iRST_N,
      4 
                iZOOM_MODE_SW,
      5 
                iEXPOSURE_ADJ,
      6 
                iEXPOSURE_DEC_p,
      7             //  I2C Side

      8             I2C_SCLK,
      9 
                I2C_SDAT
    10 
                );
    11 
               
    12 //  Host Side

    13 input      iCLK;
    14 input
          iRST_N;
    15 input
           iZOOM_MODE_SW;
    16 

    17 //  I2C Side
    18 output    I2C_SCLK;
    19 inout
        I2C_SDAT;
    20 

    21 //  Internal Registers/Wires
    22 reg  [15:0]  mI2C_CLK_DIV;
    23 reg  [31:0
    ]  mI2C_DATA;
    24 reg
          mI2C_CTRL_CLK;
    25 reg
          mI2C_GO;
    26 wire
        mI2C_END;
    27 wire
        mI2C_ACK;
    28 reg  [23:0
    ]  LUT_DATA;
    29 reg  [5:0
    ]  LUT_INDEX;
    30 reg  [3:0
    ]  mSetup_ST;
    31 

    32 
    33 //////////////   CMOS sensor registers setting //////////////////////
    34 
    35 input     iEXPOSURE_ADJ;
    36 input
        iEXPOSURE_DEC_p; 
    37 

    38 
    39 parameter   default_exposure       = 16'h0438;
    40 parameter   exposure_change_value     = 16'd50;
    41 
    42 reg  [24:0]  combo_cnt;
    43 wire
        combo_pulse;
    44 

    45 reg  [1:0]  izoom_mode_sw_delay;
    46 

    47 reg  [3:0]  iexposure_adj_delay;
    48 wire
        exposure_adj_set; 
    49 wire
        exposure_adj_reset;
    50 reg  [15:0
    ]  senosr_exposure;
    51 

    52 wire [23:0] sensor_start_row;
    53 wire [23:0
    ] sensor_start_column;
    54 wire [23:0
    ] sensor_row_size;
    55 wire [23:0
    ] sensor_column_size;
    56 wire [23:0
    ] sensor_row_mode;
    57 wire [23:0
    ] sensor_column_mode;
    58 

    59 assign sensor_start_row     = iZOOM_MODE_SW ?  24'h010036 : 24'h010000;
    60 assign sensor_start_column     = iZOOM_MODE_SW ?  24'h020010 : 24'
    h020000;
    61 assign sensor_row_size       = iZOOM_MODE_SW ?  24'h0303BF : 24'h03077F; //1920

    62 assign sensor_column_size     = iZOOM_MODE_SW ?  24'h0404FF : 24'h0409FF; //2560
    63 assign sensor_row_mode       = iZOOM_MODE_SW ?  24'h220000 : 24'h220011;
    64 assign sensor_column_mode    = iZOOM_MODE_SW ?  24'h230000 : 24'
    h230011;
    65 

    66  
    67 always@(posedge iCLK or negedge
    iRST_N)
    68   begin

    69     if (!iRST_N)
    70       begin

    71         iexposure_adj_delay <= 0;
    72       end

    73     else 
    74       begin

    75         iexposure_adj_delay <= {iexposure_adj_delay[2:0],iEXPOSURE_ADJ};   
    76       end
     
    77   end

    78 
    79 assign   exposure_adj_set = ({iexposure_adj_delay[0],iEXPOSURE_ADJ}==2'b10) ? 1 : 0 ;
    80 assign  exposure_adj_reset = ({iexposure_adj_delay[3:2]}==2'b10) ? 1 : 0 ;   
    81 
    82 always@(posedge iCLK or negedge iRST_N)
    83   begin

    84     if (!iRST_N)
    85       senosr_exposure <=
    default_exposure;
    86     else if (exposure_adj_set|
    combo_pulse)
    87       begin

    88         if (iEXPOSURE_DEC_p)
    89           begin

    90             if ((senosr_exposure < exposure_change_value)||
    91               (senosr_exposure == 16'h0))
    92               senosr_exposure <= 0;
    93             else
     
    94               senosr_exposure <= senosr_exposure -
    exposure_change_value;
    95           end
       
    96         else

    97           begin
    98             if (((16'hffff -senosr_exposure) <exposure_change_value)||
    99               (senosr_exposure == 16'hffff))
    100               senosr_exposure <= 16'hffff;
    101             else
    102               senosr_exposure <= senosr_exposure + exposure_change_value; 
    103           end
       
    104       end

    105   end     
    106 
           
    107 
       
    108 always@(posedge iCLK or negedge
    iRST_N)
    109   begin

    110     if (!iRST_N)
    111       combo_cnt <= 0
    ;
    112     else if (!iexposure_adj_delay[3
    ])
    113       combo_cnt <= combo_cnt + 1
    ;
    114     else

    115       combo_cnt <= 0
    116   end

    117  
    118 assign combo_pulse = (combo_cnt == 25'h1fffff) ? 1 : 0;       

    119    
    120 wire
      i2c_reset;   
    121 

    122 assign i2c_reset = iRST_N & ~exposure_adj_reset & ~combo_pulse ;
    123 

    124 /////////////////////////////////////////////////////////////////////
    125 

    126 //  Clock Setting
    127 parameter  CLK_Freq  =  50000000//  50  MHz
    128 parameter  I2C_Freq  =  20000;    //  20  KHz
    129 //  LUT Data Number

    130 parameter  LUT_SIZE  =  25;
    131 

    132 /////////////////////  I2C Control Clock  ////////////////////////
    133 always@(posedge iCLK or negedge
    i2c_reset)
    134 begin

    135   if(!i2c_reset)
    136   begin

    137     mI2C_CTRL_CLK  <=  0;
    138     mI2C_CLK_DIV  <=  0
    ;
    139   end

    140   else
    141   begin
    142     if( mI2C_CLK_DIV  < (CLK_Freq/I2C_Freq) )
    143     mI2C_CLK_DIV  <=  mI2C_CLK_DIV+1
    ;
    144     else

    145     begin
    146       mI2C_CLK_DIV  <=  0;
    147       mI2C_CTRL_CLK  <=  ~
    mI2C_CTRL_CLK;
    148     end

    149   end
    150 end
    151 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
    152 I2C_Controller   u0  (  .CLOCK(mI2C_CTRL_CLK),    //  Controller Work Clock
    153             .I2C_SCLK(I2C_SCLK),    //  I2C CLOCK
    154                   .I2C_SDAT(I2C_SDAT),    //  I2C DATA
    155             .I2C_DATA(mI2C_DATA),    //  DATA:[SLAVE_ADDR,SUB_ADDR,DATA]
    156             .GO(mI2C_GO),            //  GO transfor
    157             .END(mI2C_END),        //  END transfor
    158             .ACK(mI2C_ACK),        //  ACK
    159             .RESET(i2c_reset)
    160 
              );
    161 //////////////////////////////////////////////////////////////////
    //
    162 //////////////////////  Config Control  ////////////////////////////

    163 //always@(posedge mI2C_CTRL_CLK or negedge iRST_N)
    164 always@(posedge mI2C_CTRL_CLK or negedge i2c_reset)
    165 begin

    166   if(!i2c_reset)
    167   begin

    168     LUT_INDEX  <=  0;
    169     mSetup_ST  <=  0
    ;
    170     mI2C_GO    <=  0
    ;
    171 

    172   end
    173 
    174   else if(LUT_INDEX<LUT_SIZE)
    175     begin

    176       case(mSetup_ST)
    177       0begin

    178           mI2C_DATA  <=  {8'hBA,LUT_DATA};
    179           mI2C_GO    <=  1;
    180           mSetup_ST  <=  1
    ;
    181         end

    182       1begin
    183           if(mI2C_END)
    184           begin

    185             if(!mI2C_ACK)
    186             mSetup_ST  <=  2
    ;
    187             else

    188             mSetup_ST  <=  0;             
    189             mI2C_GO    <=  0
    ;
    190           end

    191         end
    192       2begin
    193           LUT_INDEX  <=  LUT_INDEX+1;
    194           mSetup_ST  <=  0
    ;
    195         end

    196       endcase
    197     end
    198 end
    199 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
    200 /////////////////////  Config Data LUT    //////////////////////////   

    201 always
    202 begin
    203   case(LUT_INDEX)
    204   0  :  LUT_DATA  <=  24'h000000;

    205   1  :  LUT_DATA  <=  24'h20c000;        //  Mirror Row and Columns
    206   2  :  LUT_DATA  <=  {8'h09,senosr_exposure};//  Exposure
    207   3  :  LUT_DATA  <=  24'h050000;        //  H_Blanking
    208   4  :  LUT_DATA  <=  24'h060019;        //  V_Blanking 
    209   5  :  LUT_DATA  <=  24'h0A8000;        //  change latch
    210   6  :  LUT_DATA  <=  24'h2B0033;        //  Green 1 Gain
    211   7  :  LUT_DATA  <=  24'h2C0135;        //  Blue Gain
    212   8  :  LUT_DATA  <=  24'h2D0339;        //  Red Gain
    213   9  :  LUT_DATA  <=  24'h2E0033;        //  Green 2 Gain
    214   10  :  LUT_DATA  <=  24'h100051;        //  set up PLL power on
    215   11  :  LUT_DATA  <=  24'h111807;        //  PLL_m_Factor<<8+PLL_n_Divider
    216   12  :  LUT_DATA  <=  24'h120002;        //  PLL_p1_Divider
    217   13  :  LUT_DATA  <=  24'h100053;        //  set USE PLL  
    218   14  :  LUT_DATA  <=  24'h980000;        //  disble calibration  
    219   15  :  LUT_DATA  <=  24'hA00000;        //  Test pattern control
    220   16  :  LUT_DATA  <=  24'hA10000;        //  Test green pattern value
    221   17  :  LUT_DATA  <=  24'hA20FFF;        //  Test red pattern value
    222   18  :  LUT_DATA  <=  sensor_start_row   ;  //  set start row 
    223   19  :  LUT_DATA  <=  sensor_start_column ;  //  set start column  
    224   20  :  LUT_DATA  <=  sensor_row_size;    //  set row size 
    225   21  :  LUT_DATA  <=  sensor_column_size;    //  set column size
    226   22  :  LUT_DATA  <=  sensor_row_mode;    //  set row mode in bin mode
    227   23  :  LUT_DATA  <=  sensor_column_mode;    //  set column mode   in bin mode
    228   24  :  LUT_DATA  <=  24'h4901A8;        //  row black target   
    229   default:LUT_DATA  <=  24'h000000;
    230   endcase
    231 end
    232 
    233 endmodule


    39行

    parameter   default_exposure       = 16'h0438;


    將預設曝光值調小

    210行

    6  :  LUT_DATA  <=  24'h2B0033;        //  Green 1 Gain
    7  :  LUT_DATA  <=  24'h2C0135;        //  Blue Gain
    8  :  LUT_DATA  <=  24'h2D0339;        //  Red Gain
    9  :  LUT_DATA  <=  24'h2E0033;        //  Green 2 Gain


    設定RGB gain的register,根據CD內附的THDB-D5M_Hardware specification.pdf, 這幾個register的說明如下:

    d5m00

    d5m01

    d5m02

    d5m03

    完整程式碼下載
    DE2_CAMERA_D5M.7z (原廠範例)
    DE2_CAMERA_D5M_fixed.7z (經過修改過的範例)

    Conclusion
    調整過曝光值與RGB gain後,delay的現象可以減少,但我目前還無法調到如130萬像素的DE2_CCD那樣流暢,所以在此拋磚引玉,希望有人能調出更好的結果。

    Reference
    THTB-D5M Terasic D5M Hardware specification

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