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标题: Sensor调试 [打印本页]

作者: ynrakj 时间: 2013-3-16 15:47
标题: Sensor调试
Micron sensor 是我们公司所用最多的图像传感器，也是目前市场上评价很高的主流sensor产品。目前安锐通高清网络摄像机模组用的就是镁光的 9P031、9M034、AR0130及AR0331。
一、Sensor 的初始化步骤
一般sensor的初始化通常包含以下几个步骤：
1、sensor的上电。Micron sensor的电源分为数字电源，模拟电源和IO电压。这三个电源并没有严格的先后上电顺序，可以在代码中同时打开。
2、对sensor输出MCLK，配置对PCLK采样输出频率，这是能否正常接收sensor数据的关键。
3、配置V，H同步信号的输出极性，如果极性配置不对，将造成图象不能正常采集，自然显示混乱。
4、硬件的reset。 Micron sensor的reset为低reset，并且至少持续1US.
5、软件的reset。既然为软件的reset，那就必须要求BB或者多媒体MAP能够对sensor进行写寄存器。也就是要保证IIC能够正常地写数据进入sensor ISP,这点是保证软件能够进行调试的基础。软件reset通常根据sensor的不同会有所变化，如mt9d111内带一个MCU，所以在reset的时候要对MCU同时进行reset。而mt9m11就没有带MCU。注意硬件reset后要保留一些时间才能使用IIC总线。通常在10个US以上。
6、Micron sensor mtd9111 系列的带ISP的2M sensor在ISP中默认了一组寄存器，能够在reset后不用IIC写任何寄存器就能输出图象，这个时候sensor的input clock是output clock的两倍，前期可以用这个方法来验证硬件和软件供电，复位等是否正确，当后端接受的图象engine只能用mclk来同步工作时候，必须要正确配置接收的采样频率，否则不能得出正确的图象。
7、写入micron 工程师给的初始化寄存器，并配置输出频率和输出图象的分辨率。
8、读取sensor的版本号，如果与我们所用产品的version一致，就代表初始化工作正确完成。
初始化sensor的道理很简单，而且如果平台比较成熟，有可能一次性就能正确的初始化，也有可能会花很多时间去查问题，特别是如果你遇到了iic写给sensor的时候出现不稳定的现象或者sensor接收到iic命令和数据，却不按正常地输出，那就比较麻烦了，不过2m sensor的ISP既然已经带了MCU，不妨把它当成一个应用处理器去维护，在写某些改变sensor内部工作状态的寄存器时要注意延时。有些时候对一个寄存器可以多次写入保证其能正常地工作，这是一个还没有想出原因的经验。按照以上的流程检查应该能够准确定位80%以上的问题。

二、Preview时候的sensor设置
在preview的时候为了得到更高的帧率，通常采用低分辨率的输出，也就是长宽都只有最高分辨率的一半，本来能够设置更小的分辨率输出，这个时候sensor的输出是间隔输出，并不是对象素采样后的均匀输出。但是由于多媒体芯片corelogic的无法接收不规则的pclk的原因，只有作罢。而有些平台的camera interface就不存在这个问题。从而能直接输出屏幕大小的图象，减少后端处理的繁琐和节约为preview所开的buffer大小。

三、Capture时候的sensor设置
Capture为了获得更大的分辨率和更好的图象质量，所以必须采用高分辨率的输出，那么在切换到capture的时候就需要对sensor进行一组寄存器设置，micron sensor 为用户提供了两个相对独立的context，能够存两个寄存器组，默认的设置是将preview用context A, capture 用context B, context A通常是low power mode，而context B用的是full power mode ,由于corelogic只能用mclk去同步采样，这样它便只能接受规则的pclk，不然采样就会有问题，那么这样就要求context A与context B的都为full power mode，这样就能保证无论preview还是capture，sensor都能以已固定的频率的输出pclk，后端MAP就能正常地接收图象信息，不至于出现花屏和颜色不对。由于这样的解决办法并不是micron 推荐的方案，而是自己想出的弥补方法。所以Vienna平台上至少一半以上的问题都是由corelogic的这个缺陷，以及为了弥补这个缺陷所修改的sensor输出引起的，以后如果要换多媒体应用处理器，请考虑到MAP是否支持接受不规则的pclk。目前Vienna 和高通平台都不支持变化的PCLK，而Vision平台是支持的。由于输出的时钟频率preview与capture固定，CMOS sensor暴光原理是行暴光，暴光时间等于行暴光时间，line time=hsync time +hblank time。130万象素的的sensor为例，preview的时候输出VGA，hsync time=640*k, K为shutter width(快门时间)。而capture的时候hsync time=1280*k, 在k不变的情况下，hsync time发生了巨大的变化，这样暴光时间也发生了巨大的变化，现象是拍照的时候的图片明显过曝。不过micron 给出了一个可以改变shutter width的寄存器，通过改变这个寄存器能够调整综合暴光时间，这样就能解决这个问题，在老化测试的时候经常出现暴光不对，就是因为这个寄存器没写入或写入后sensor没有反映造成的，由于preview->capture->preview中间的转化值都是用软件来实时计算出来的，所以无论是iic读或者写，还是环境亮度引起sensor亮度计算错误，都会影响到暴光，维护这段代码的时候要特别小心。如果遇到拍照的时候与preview的图像质量差别很大，请从这段代码开始查。
根据经验并非模式切换失败就一定不能正常输出百万象素，而不能正常输出多半就是模式切换失败。模式切换的时间与成功率与帧率有一定的关系，一般说来，帧率越快，时间越短，成功率越高。再从capture->preview的时候也必须设置暴光值，以保证图像不会突然变暗，如果发现拍照越来越暗，多半就是返回preview的时候设置失败。
注意：模式切换的时候，用示波器可以看到sensor在做切换的时候会出现突然拉低VSNYC信号，形成一个较长的消隐（blank）信号，然后输出另外一个MODE的下的信号，有时候不稳定的现象就是这个blank信号过长，特别是发生在低帧率的情况下，会使后端ISP或者DSP无法采集到数据，没有办法产生拍照的中断，造成task被挂起（进入 idle task）或者死机重启（被狗咬）的现象，具体原因和对策可以根据不同平台的实现方法去分析解决。
到了这里sensor的两个基本状态的调试就算基本完成了，后期就是对这段代码的维护工作。

四、工频干扰
如果手机出现以如下图的这种水波纹就是工频干扰。工频干扰是由于室内日光灯闪烁造成的。CMOS与CCD 两种不同的工艺制造出来的sensor工频干扰现象是不一样的，这是由暴光的方式不同造成的。
CMOS是行暴光，也就是在每行暴光时间决定了画面的亮度，举例：一个50HZ的光源，电压曲线为正弦曲线，那能量曲线定性分析可以认为是取了绝对值的电压曲线。那就是能量做1/100秒的周期变化。那就要求暴光的时间必须是1/100秒的整数倍。如果没有把暴光时间调整到1/100秒的整数倍，就有可能会有每行的暴光值不一样，造成同一个image上有水波纹现象。CCD是整帧同时暴光，所以，工频干扰表现的就是图像有轻微的闪烁。产生的原理与CMOS sensor的原理相似。
如果有发现这样的问题，可先计算出暴光时间，再在这个基础上进行微调。相信很快就能调到没有工频干扰。Micron 有个寄存器能够调整暴光，以达到消除工频干扰的目的。算法：line time *0x58(page 2)/PCLK=N/100(用这个公式算出来的值还要进行微调试，reg 0x58是mt9m111的寄存器，不同的sensor是不一样的，但一定能找到一个类似的寄存器，N是自然数，datasheet里面没有介绍，呵呵，不过如果你了解cmos的暴光原理，相信很容易明白的)。

五、亮度以及夜景模式
相信现在大家都知道图象的亮度与暴光时间相关，所以为了让暗处的图片能够清晰地显示必须增加sensor对暗处图象的暴光时间，也就是line time会设置得比普通模式的时候要大许多，这样能使CMOS sensor拥有更多的暴光时间，从而提高亮度。
我们有两种方法来控制图像亮度，一种是使用AE target，一种是加大灰度增益。我们使用的是AE target方式，这样的图片色彩更逼真。用这种办法会影响到frame rate，当帧率达到我们限制的极限的时候，就要用增加模拟增益来做了，这样会同时放大图像噪声。一般不用增加数字放大增益来调整图像亮度。

[此贴子已经被作者于2013/3/18 11:05:59编辑过]

作者: sc光纤熔接 时间: 2013-3-16 16:00
咋不排下版呢，眼都花了。。。。。。。

作者: ynrakj 时间: 2013-3-16 17:40
设计模式不能用，只能在代码模式编辑，我排好了的，发布就成这个样。。。教教我嘛

作者: chuanchengkeji 时间: 2013-3-16 19:13
好累看了半天都没看完

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