USB2.0攝像頭微處理器硬件設計
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USB2.0攝像頭微處理器支持高速USB2.0接口，內嵌強勁的圖像后處理單元，JPEG高速編譯碼器，支持高達200萬(wàn)像素的CMOS傳感器接口和CCD傳感器接口，處理器設計的產(chǎn)品可以實(shí)現獨特的運動(dòng)監測功能與臉部追蹤功能，這不僅大大加強了顯示效果，提高了畫(huà)面的品質(zhì)，更拓展了PC攝像頭的應用領(lǐng)域，如增強的實(shí)時(shí)視頻聊天功能和門(mén)禁監測系統。
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，如64-bit Window，Windows XP，Linux，Mac，VxWorks,WinCE等等。以下就是對USB2.0攝像頭微處理器的硬件設計方法及外圍電路分布的介紹。
2.1 振蕩器
USB2.0攝像頭微處理器的鐘頻是12MHz，外部時(shí)鐘頻率穩定性必須小于50ppm。圖1是振蕩器電路的設計參考圖。
2.2 復位
上電后，復位信號必須在低設置處停上最少10ms，才能使來(lái)自振蕩器的信號穩定。芯片集將在341μs后進(jìn)入穩定狀態(tài)。
圖2展示了復位電路。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
電源供應是由數字部分和模擬部分構成。
2.3.2 電源電路
該電路使用的是單一電源供應模式。由外接電源供應3.3V的I／O電到芯片，再由其內置的PR(電源調節器)輸出1.8V從DVDD引腳供應到USB-VDDL。內置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。這些調節器必須能夠做到在進(jìn)入待機模式時(shí)自動(dòng)轉為低功耗狀況。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的下拉電阻應該更為準確(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(xiàn)串行EEPROM。圖5是EEPROM的應用電路。
ESCK引腳是用來(lái)選擇EEPROM大小的。當EEPROM大于16k bit時(shí)則需要一個(gè)上拉電阻。當EEPROM小于或等于16k bit時(shí)則將ESCK下拉。當要支持一顆新的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)數據線(xiàn)。當傳感器只有8根(8-bit)數據線(xiàn)被采用時(shí)，低兩位數據線(xiàn)(CS_D1，CS_D0)應接成LOW的級別。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。
CS_SCK和CS_SDA都被用做為opendrain，從內部上拉。CS_PWDB控制傳感器的電源。當視頻打開(kāi)時(shí)，CS_PWDB從低設定轉變?yōu)楦咴O定以開(kāi)啟傳感器的電源。當視頻關(guān)閉后，CS_PWDB的運作則反轉過(guò)來(lái)以關(guān)閉傳感器的電源。在待機模式下，由于USB待機電流限制是500uA，所以CS_PWDB也可輸出低級別的設定。
如果PIXCLK沒(méi)有給芯片反饋，傳感器也可以通過(guò)設置EEPROM來(lái)運行。
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在正常情況下應接成HIGH。如果GPIO_FLIP是LOW，圖象會(huì )旋轉180度。如果PRIVACY是LOW，圖象會(huì )轉黑。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的設計指導方針來(lái)確定。
USB DP和DM的差分線(xiàn)阻抗是90ohm15％。
為將ESD免疫性最大化，工業(yè)設計需使USB連接處暴露的越少越好。
USB DP／DM的連線(xiàn)要寬于22 mil(1mil=25.4μm)并有7 mil間距。按要求在DP／DM連線(xiàn)下需要有一條持續的地線(xiàn)，同時(shí)DP／DMPCB的后面的地線(xiàn)是不能分開(kāi)的，也不能有通孔。
需確保不相關(guān)的信號連線(xiàn)、電源及元件遠離DP／DM的連線(xiàn)。一個(gè)通用的標準是保持最少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。
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