5MP一体化高清机芯的设计与实现

　　ISP处理流程大致为：光线经过镜头进入传感器形成图像原始数据(Bayer数据)，Bayer数据进入ISP处理单元，通过黑电平校正将信号调整到合适的范围内方便后续处理，经过电平校正后的Bayer数据通过色彩插值转换为RGB色块图像信号，RGB图像信号经过白平衡校正、色彩校正、Gamma校正等一系列校正处理得到较为正常清晰的图像信号，RGB信号转换为YUV信号后，经过数字降噪、图像增强等一系列处理可得到较为理想的图像视频。因此ISP模块包括黑点平校正、坏点校正、色彩插值、白平衡校正、色彩校正、Gamma校正、RGB到YUV转换、数字降噪、图像增强处理、视频格式转换等模块。ISP原理框图如图2。

　　5MP实时数据流对处理器处理带宽和性能有较高的要求，因此ISP的实现采用Altera的Cyclone V系列FPGA来完成的。这种方式可以非常灵活的应对各种复杂场景，海康威视的ISP经过多年的市场检验，已经得到行业内外客户高度的认可。FPGA除了实现了常规的ISP模块，还实现了自动聚焦所需要的聚焦统计模块，以及自动曝光的AE模块。

　　马达驱动和自动聚焦控制部分

　　一体化机芯具有变焦和自动聚焦功能，这部分需要MCU、一体机镜头、马达驱动部分三者配合才能完成的。本项目的马达驱动和MCU采用而者合一的TMPM342芯片。TMPM342是东芝公司一款MCU、MCD(Motor Control Driver)、PSC(Programmable Servo Controller)集成在一起的单芯片SOC，可以方便的控制电机、光圈，内置ARM CortexM3，可以方便灵活的实现更多功能。TMPM342的MCD可以很方便的实现对步进电机、直流电机、电磁线圈的控制，结合MCU和AF、AE算法，可以很方便的实现自动聚焦、自动曝光控制。TMPM342中的PSC可编程伺服控制可以实现PID算法，利用这个可以实现防抖等功能。由此，可以说TMPM342是常适合用来开发一体化机芯的。本项目就是通过TMPM342来实现对镜头马达、光圈的驱动，并实现自动聚焦、自动曝光控制等功能。TMPM342内部框图及控制示意图如图3。