(原創) 如何解決TRDB-D5M CMOS在DE2 delay的問題? (SOC) (DE2) (TRDB-D5M)

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

posted on 2008-08-19 10:58  真 OO无双  阅读(6098)  评论(15编辑  收藏  举报

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