USB2.0攝像頭微處理器硬件設(shè)計(jì)

主要功能：USB2.0高速傳輸并兼容USB1.1；高速圖像后處理單元；JPEG高速編譯碼器；VGA下30幀／秒高速傳輸；CMOS／CCD接口；內(nèi)置8比特微控制器。

不儀具備以上的先進(jìn)特性，還擁有以下多種可擴(kuò)展性：多個(gè)GPIO接口為增加連拍、LED指示燈、快捷鍵等功能提供了無(wú)限可能；USB2.0兼容USB1.1，為攝像頭的廣泛的使用增加了保障；支持多種操作系統(tǒng)，如64-bit Window，Windows XP，Linux，Mac，VxWorks,WinCE等等。以下就是對(duì)USB2.0攝像頭微處理器的硬件設(shè)計(jì)方法及外圍電路分布的介紹。

2．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 振蕩器

USB2.0攝像頭微處理器的鐘頻是12MHz，外部時(shí)鐘頻率穩(wěn)定性必須小于50ppm。圖1是振蕩器電路的設(shè)計(jì)參考圖。

2.2 復(fù)位

上電后，復(fù)位信號(hào)必須在低設(shè)置處停上最少10ms，才能使來(lái)自振蕩器的信號(hào)穩(wěn)定。芯片集將在341μs后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2展示了復(fù)位電路。二極管(D)在電力關(guān)閉時(shí)用于加快電容器(C)放電的速度。如果PCB空間不足，可選擇將D去除。圖3為上電順序。

2.3 電源和地

2.3.1 電源和地的類(lèi)型

電源供應(yīng)是由數(shù)字部分和模擬部分構(gòu)成。

2.3.2 電源電路

該電路使用的是單一電源供應(yīng)模式。由外接電源供應(yīng)3.3V的I／O電到芯片，再由其內(nèi)置的PR(電源調(diào)節(jié)器)輸出1.8V從DVDD引腳供應(yīng)到USB-VDDL。內(nèi)置PR電路需要將最少為10uF的電容放在與DVDD引腳最近的位置上。這些調(diào)節(jié)器必須能夠做到在進(jìn)入待機(jī)模式時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)為低功耗狀況。圖4為3.3V電源電路。

3、外圍電路分布

USB2.0攝像頭微處理器的外圍接口分布主要有：USB2.0接口；EEPROM接口；傳感器接口；其它功能PIN接口和USB2.0 PCB排版。

3.1 USB2.0接口

USB2.0接口如表2所示。

USB_VRES是USB接口的電壓參考值。USB_VRES的下拉電阻應(yīng)該更為準(zhǔn)確(推薦值6.2K1％Ohm)。

3.2 EEPROM接口

EEPROM接口如表3所示。

如需要添加新的VID和PID或傳感器配置，則需用一個(gè)2-線串行EEPROM。圖5是EEPROM的應(yīng)用電路。

ESCK引腳是用來(lái)選擇EEPROM大小的。當(dāng)EEPROM大于16k bit時(shí)則需要一個(gè)上拉電阻。當(dāng)EEPROM小于或等于16k bit時(shí)則將ESCK下拉。當(dāng)要支持一顆新的CMOS傳感器芯片時(shí)，則需外掛一顆64k bit的EEPROM。

EEPROM可幫助更改PID，但在沒(méi)有EEPROM時(shí)，ESCK引腳可用來(lái)做PID的選擇。

3.3 傳感器接口

傳感器接口有10根(10-bit)數(shù)據(jù)線。當(dāng)傳感器只有8根(8-bit)數(shù)據(jù)線被采用時(shí)，低兩位數(shù)據(jù)線(CS_D1，CS_D0)應(yīng)接成LOW的級(jí)別。在CS_CLK和CS_PCLK pin腳處接一個(gè)電阻(推薦220hm)并將它們與DSP放置的越近越好以用來(lái)減少反射的信號(hào)。

CS_SCK和CS_SDA都被用做為opendrain，從內(nèi)部上拉。CS_PWDB控制傳感器的電源。當(dāng)視頻打開(kāi)時(shí)，CS_PWDB從低設(shè)定轉(zhuǎn)變?yōu)楦咴O(shè)定以開(kāi)啟傳感器的電源。當(dāng)視頻關(guān)閉后，CS_PWDB的運(yùn)作則反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)以關(guān)閉傳感器的電源。在待機(jī)模式下，由于USB待機(jī)電流限制是500uA，所以CS_PWDB也可輸出低級(jí)別的設(shè)定。

如果PIXCLK沒(méi)有給芯片反饋，傳感器也可以通過(guò)設(shè)置EEPROM來(lái)運(yùn)行。

3.4 其它功能引腳

TEST引腳需要用一個(gè)47KOhm的電阻將其連接到地。GPIO_FLIP和PRIVACY在正常情況下應(yīng)接成HIGH。如果GPIO_FLIP是LOW，圖象會(huì)旋轉(zhuǎn)180度。如果PRIVACY是LOW，圖象會(huì)轉(zhuǎn)黑。如果需要SNAPB功能，可接一個(gè)4.7KObm的電阻到I／OPower并接一個(gè)按鈕到地，按下這個(gè)按鈕即可拍靜態(tài)圖。GPIO_PWM是用來(lái)輸出一個(gè)PWM信號(hào)的。

3.5 USB2.0 PCB排版指南

USB DP和DM的傳送行程由高速(F／S)USB2.0的設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針來(lái)確定。

USB DP和DM的差分線阻抗是90ohm15％。

為將ESD免疫性最大化，工業(yè)設(shè)計(jì)需使USB連接處暴露的越少越好。

USB DP／DM的連線要寬于22 mil(1mil=25.4μm)并有7 mil間距。按要求在DP／DM連線下需要有一條持續(xù)的地線，同時(shí)DP／DMPCB的后面的地線是不能分開(kāi)的，也不能有通孔。

需確保不相關(guān)的信號(hào)連線、電源及元件遠(yuǎn)離DP／DM的連線。一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)是保持最少35mils的距離。

將大的電容器保持在USB_5V電源連接口處。

退耦電容器需放置在最接近芯片處。

如有需要可將一塊鐵氧體放置在USB_5V處用來(lái)擴(kuò)大ESD免疫性。如不需要可在板上放置0Ohm的阻抗。鐵氧體必需是低DCR(100mOhms)。如果是用mini-B型接口，則需將鐵氧體放置在與芯片不同的板層。