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Bildsensor-SoC mit 132 dB Dynamik

Sehen bei extremen Lichtverhältnissen

26. Mai 2010, 11:24 Uhr | Von Pierre-François Rüedi und Simon Gray

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Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Bildsensor-System-on-Chip

Die Eingangsstufe des SoCs (Bild 4) besteht aus einem Array von 320 x 240 Pixeln (QVGA). Das ganze System wird durch den 32-bit-icyflex-Prozessor mit einem 50-MHz-Takt gesteuert. Größe und Richtung des Kontrastes können während des Datentransfers vom Pixel-Array zu einem Peripheriegerät im Nu für acht Pixel gleichzeitig berechnet werden. Die icyflex-Datenverarbeitungseinheit wird durch einen auf Bildalgorithmen zugeschnittenen Grafikprozessor ergänzt, welcher einfache Rechenoperationen mit 8- oder 16-bit-Daten durchführen kann, die in einem 64-bit-Wort gruppiert sind.

Diese Einheit kann ebenfalls eine Hamming-ähnliche Entfernungsmessung zwischen Kontrastvektoren (Amplitude und Richtung) durchführen, um die von der Eingangsstufe gelieferte Kontrastrepräsentation effizient verarbeiten zu können. Da ein interner Speicher (SRAM) viel Platz braucht, ist der interne Daten- und Programmspeicherplatz auf 128 Kbyte beschränkt. Dieser Speicher kann mittels eines externen SDRAMs auf 32 Mbyte ausgebaut werden. Beide Speicher sind vereinigt, d.h. via Daten-, Programm- und DMS-Bussen zugänglich.

Ein mit 8, 16, 32 und 64 bit arbeitender interner DMA ermöglicht Transfers von und zum Bildsensor, den Speichern und den Peripheriegeräten mit Datenkomprimierungs- und -dekomprimierungsfunktionen. Der DMA verfügt über einen zweidimensionalen Transfermodus für die Quellen- sowie die Zieladressen, was eine Grundvoraussetzung für Bildverarbeitung ist.

Für Bildanwendungen, die mehr Rechenleistung benötigen, als auf dem Chip verfügbar ist, ist eine periphere Parallel-Schnittstelle (PPI) eingebaut, die den Datentransfer zu einem externen DSP ermöglicht. Dieser PPI-Anschluss erlaubt auch die Anbindung eines externen Sensors an den icycam-Chip, z.B. eines hochauflösenden Farbbildsensors. Um eine noch größere Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit zu erreichen, ist icycam auch mit SPI-, UART-, GPIO- und JTAG-Kommunikationsschnittstellen bestückt.

Diese große Zahl an Schnittstellen erlaubt es, icycam vielseitig einzusetzen. Wenn der beschränkte Speicherplatz und die beschränkte Rechenleistung auf dem Chip ausreichen, kann icycam als Einchip-Lösung verwendet werden. Müssen jedoch viele Daten verarbeitet werden, kann ein externer Speicher (SDRAM) angeschlossen werden. Und schließlich, falls eine hohe Rechenleistung erforderlich ist, dient er als intelligenter Bildsensor, der an einen externen DSP angeschlossen werden kann.

Der icyflex-Prozessor als Herzstück des SoC kann mittels Assembler oder C-Code programmiert werden, um Bildalgorithmen oder Steuerfunktionen auszuführen. Er kommuniziert mit dem Pixel-Array, dem internen SRAM und den Peripheriegeräten über einen internen 64-bit-Datenbus.