CN101099155A - 设备自动监控和控制系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆设备自动控制系统(405)，被配置为经由一个通信接口(415)与一个处理和控制系统(410)进行通信。处理和控制系统(410)包括处理器(420)、环境光传感器(425)、眩光传感器(430)和电光镜器件自动控制电路(435)，以及不同的输入(470-485)和控制输出(440-455)。外部照明控制器(495)可包括多个独立输出(496)，用于对各个外部照明灯(499)进行独立控制。

Description

设备自动监控和控制系统

背景技术

现有的车辆设备自动监控和控制系统通常集成了图像传感技术。一般来说，这些系统能够捕获所需场景的图像，并把该图像送到车辆驾驶者，或者显示屏上的所有者。通常这些系统除了显示图像之外，或者替代显示图像，还处理电子图像信息，用于自动控制车辆设备。

目前所需的是改进车辆设备自动监控和控制系统。

发明内容

本发明的车辆设备自动监控和控制系统对已知系统进行了改进。至少一个实施例中，一种车辆设备自动监控和控制系统将几个分离元件合并到集成设备内。

至少一个实施例中提供了一种改进的成像器。

至少一个实施例中提供了一种改进的增强型收发设备。

至少一个实施例中提供了与母板和/或子板连接的改进成像器连接部分。

附图说明

图1给出了一个受控车辆相对于路面上的引导车辆、驶来车辆以及另一个车辆的平面图；

图2给出了实施例中受控车辆的平面图；

图3a给出了实施例中附件和后视镜组件的透视图；

图3b给出了图3a中附件和后视镜组件的第二透视图；

图4给出了实施例中设备自动监控和控制系统的框图；

图5a给出了实施例中母板、子板以及与其互相连接的成像板的平面图；

图5b给出了图5a中母板和子板背面的第二平面图；

图6a给出了实施例中的成像板和连接电缆；

图6b给出了图6a中成像板和连接电缆的第二视图，其中裸露了连接电缆通常密封不可见的部分；

图7a给出了实施例中成像器的框图；

图7b给出了实施例中图像传感器和温度传感器；

图7c给出了成像器相关的信号波形；

图7d给出了成像器的命令/响应序列；

图7e和7f给出了一个温度传感器；

图8a给出了实施例中带有存储器的低压差分信号设备的框图；

图8b给出了实施例中包括了带有存储器的低压差分信号设备、引线接合以及外部连接管脚的硅片分解图；

图8c给出了实施例中带有存储器的低压差分信号设备的管脚排列；

图8d给出了处理器信号波形；

图8e给出了LVDS信号波形；

图9a-9j给出了不同的成像器和处理器设置的实施例；

图10给出了第二个实施例中母板、分离板以及与其互联的成像板的平面图；

图11a给出了第三种母板的平面图；以及

图11b给出了图11a中母板的第二视图。

具体实施方式

电子图像传感器视觉系统和相关的自动控制系统在汽车业有许多潜在的用途。例如已经研发出的车辆外部照明自动控制系统利用了普遍的前视图像传感器来检测是否存在其他车辆，并自动控制受控车辆的外部照明，以避免将刺眼的光线照射到其他驾驶者。现已提出或开发的其他几种用途包括：湿度传感，自适应巡航控制，事故重建系统，盲点警告，夜视系统，后视系统，防撞装置，车道偏离警告装置，安全装置，座舱监控装置以及其他等等。

这些系统通常分为两类，一类的主要功能是向受控车辆驾驶者提供一幅图像或者一组图像，另一类系统中为了能够自动执行车辆设备的相关功能，由处理器分析该幅图像或该组图像。一些系统可能同时有两种功能，而在其他系统中处理器能够增强或扩大所显示图像。不管哪类情况下，从成像器向处理器和或显示器发送图像信号几乎总是必需的。本发明的大部分实施例中所发送的图像是数字图像信号。

一些应用中，图像发送到的处理器和/或显示器与成像器有一定距离。例如考虑一个实施例中车辆外部照明自动控制系统集成到自动调光后视镜内。成像器优选位于安装到联接构件的附件模块内，以确保成像器的瞄准装置与后视镜瞄准的调整相独立，如共同所有的美国专利申请，代理机构卷号为AUTO 211US3和美国临时专利申请序列号60/448,793中所公开。处理器优选位于安装在镜子外壳内的母板上。处理器可以实现附加功能，例如控制电光镜器件，仪表盘，语音识别处理器，遥测系统、电话、信息显示屏、信息显示驱动器、操作界面指示符或类似器件的反光度。图像数据必须从成像板传送到处理器所在的母板上。其他实例中远程图像器位置也是很容易理解的。一个或多个图像传感器可以位于受控车辆内或其上的不同位置，用以监控不同的视场。这些成像器把数据传送到车辆上集中或分布定位的一个或多个处理器。这些图像传感器可以将图像传送到驾驶者和/或所有者便于观看位置上的一个或多个显示屏。

一般车辆所处的环境下期望能对电磁干扰(EMI)进行处理。这包括限制电子设备的射线辐射，同时确保该设备不易受其他设备的辐射影响。通常汽车原始设备制造商(OEM)强制实施一些严格标准，要求并测试和测量设备的辐射，且将该设备置于电磁场中进行测试以确保该设备不会出现故障。

电子视觉系统的设计要满足这些要求是一项很难的挑战。这很大程度上归因于传送数字图像时的很高的数据速率。一般的电子图像传感器可能包含几千到超过百万的像素，各个像素的数字化输出一般是8或10位。本文所述的多种应用中，每秒能获取并传送几幅图像。这使得数字数据传输速率从几千波特到几兆波特不等。这么高的数据传输速率会产生高能级的电磁辐射。2003年12月19日申请的共同所有的美国专利申请，代理机构卷号为GEN10PP-447中公开了一种降低数据传输速率的方法，称为0-1串行通信，该申请的全部公开内容在此作为参考。其中所述的母板/成像板的连接部分具有额外抑制电磁干扰的优点。

许多情况下期望有多个视觉系统来实现多种功能，或者由多个图像传感器向驾驶者提供多个视场。例如同时具有外部照明自动控制系统和湿度传感系统的驾驶者能够方便地自动控制车辆的外部照明以及其风挡刮水器和/或去雾器。车辆外部照明自动控制系统如共同所有的美国专利5,990,469，6,008,486，6,130,421，6,130,448，6,255,639，6,049,171，5,837,994，6,403,942，6281,632，6,291,812以及美国专利申请序列号09/448,364，09,538,389，09/605,102，09/678,856，09/800,460，09/847,197，09/938,774，09/491,192，60/404,879，60/394,583，10/235,476，10/208,142所述，其公开内容在此作为参考。自动湿度传感系统如共同所有的美国专利5,923,027和6,313,457以及美国专利申请序列号09/970,962和09/970,728所述，其公开内容在此作为参考。

外部照明自动控制系统的成像器最好聚焦于远场成像，以检测驶来车辆的前照灯和前方车辆的尾灯，并且最好具有辨色能力，从而能区分其他目标的红光源。湿度传感系统的成像器最好聚焦在风挡刮水器(近场)上对水汽成像，并最好具有很宽的视野。要解决这种互相冲突的需求，一种选择方案是提供一个可变透镜，切换该透镜能够实现各个功能。另一种选择方案是提供一个景深较高的透镜，能够对近场水汽和远场光源同时成像。采用这种透镜系统时，通常需要复杂的软件方法来区分近场和远场目标。

为了最优地实现两个功能，使用两个独立的成像器是较为有利的，每个成像器分别有为特定功能设计的光学系统。本发明的至少一个实施例提供了一种经济有效的方法，即实际上把所有的辅助电子设备和机械结构共享，这样就可以耗费很少地添加第二个成像器。增加第二个成像器的成本是图像传感器和光学系统的费用，而这一般只占总成本的很小一部分。其他需要多个成像器的用途使用立体视觉方法，其中两个成像器互相留有一定间隔，以具有精确测量目标距离的性能。本文所涉及的技术对于这些应用也是有利的。最后，本发明的技术也能用于添加第三个或更多的成像器。

现在看图1，实施例中分车道的公路100上给出了带有附件和后视镜组件106的受控车辆105，外部照明光线107和眩光区108。受控车辆相对于带有尾灯光线111的前方车辆110以及带有前照灯光线116的驶来车辆115。

另外参看图2，其给出了一个受控车辆205的实施例，其包括附件和后视镜组件206。受控车辆还包括了驾驶者端的后视镜组件210a和乘客端的后视镜组件210b。后视镜组件优选包括许多共同所有的美国专利和专利申请中所描述的电光镜器件。受控车辆还包括了前照灯组件220a，220b；前恶劣气候灯230a，230b；前转弯/故障指示灯235a，235b；尾灯组件225a，225b；后转弯指示灯226a，226b；后故障指示灯227a，227b；备用指示灯240a，240b以及一个中央顶部安装的停车灯(CHMSL)。前照灯组件最好是双氙灯和/或可调整位置。应当理解的是受控车辆也可包括额外的外部照明灯，可包括了图2所给出外部照明灯的不同组合，或者将图2中任意的外部照明灯和额外的外部照明灯组和使用。应当理解的是任何外部照明灯都具有调光装置、位置调整装置，聚焦装置，变色装置、瞄准装置或这些装置的组合，从而改变相应的外部照明灯特性。再参看图2，受控车辆包括A-柱250a，250b；B--柱255a，255b和C-柱260a，260b。应当理解的是其中任何照明组件、后视镜组件、柱或其组合能为附加的成像器或替代附件和后视镜组件206中的成像器提供适当的安装位置。应当理解的是任何成像器组件可能包括一个位置调整装置，其能够用单个成像器选择性地获得所期望的备用视场。利用至少一个俯仰传感器、至少一个偏驶传感器、至少一个转向传感器、至少一个转速传感器其中任意一个，或者其不同的组合或子组合，可以自动调整成像器的位置。

现在看图3a和3b，其给出了附件和后视镜组件306a，306b的实施例。附件和后视镜组件包括固定外壳377a，377b以及安装到联接构件381a，381b上的可调整位置的镜子外壳375a，375b。固定外壳最好包括至少一个成像板，至少一个处理器，至少一个罗盘传感器，至少一个辅助光源，至少一个湿度传感器，至少一个外部照明自动控制电路，至少一个麦克风，至少一个扬声器中的其中任意一个，或者其组合或子组合。可调整位置的镜子外壳375a，375b最好包括一个电光镜器件322a，至少一个电光镜器件自动驱动控制电路，一个日间行驶灯自动控制电路，一个外部照明自动控制电路；至少一个信息显示屏388a，389a，至少一个眩光传感器396a，397a，至少一个指示器386a，387a，至少一个操作接口391a，至少一个麦克风365b，至少一个环境光传感器387b，至少一个线束398b以及至少一个车辆设备连接器399b。附件和后视镜组件还包括一个带槽框390b和/或一个观察区域扩展的镜器件345a。应当理解的是线束398b可能从位置可调整的镜子外壳375a，375b伸出，穿过安装在杆376b2上的第一枢轴球376b1，再通过第二个枢轴球(未示出)进入固定外壳377a，377b。

现在参看图4，其给出了车辆设备自动控制系统400实施例的框图。可以看出，成像器405经由通信接口415与处理和控制系统410进行通信。应当理解的是通信接口可以是硬连线，射频，光纤，光射线，或其组合形式。处理和控制系统包括至少一个处理器420，至少一个环境光传感器，至少一个眩光传感器430，至少一个电光镜器件自动驱动控制电路435，至少一个电光镜器件自动驱动控制输出440，至少一个信息显示输出445，至少一个外部照明状态指示器输出450，至少一个行人/自行车状态指示器输出455，至少一个行人/自行车状态指示器超驰开关输入460，至少一个风挡刮水器和或除雾器输出465，受控车辆速度输入470，至少一个电光器件反向超驰输入475，至少一个自动/开/关切换输入480；至少一个手动调光开关输入485，至少一个车辆总线接口490，至少一个外部照明控制器输出491，至少一个罗盘传感器输入471的其中任一种，或其组合形式或子组合。外部照明控制器495包括多个独立输出496分别独立控制各个外部照明灯499。应当理解的是附加器件应有输入和输出，和/或单个器件可以相互集成为子组件。例如外部照明灯组件可能包括至少一个光源，一个位置调整装置，一个聚焦装置，一个瞄准装置，一个变色装置，一个光线发射控制装置等等。外部照明组件可以与处理和控制接口相连，例如车辆总线或类似接口，且连接到一个车辆电源。应当理解的是从一根车辆数据通讯总线可以获得多个车辆设备传感器的输出。优选从这些可用车辆设备获得任何所需的传感器数据。

开始看图5a和5b，其给出了一个车辆设备自动控制系统组件500a、500b的实施例，该组件包括主板505a、505b，成像板插入式连接器506a，车辆设备插入式连接器507a、507b，处理器508a，增强型收发器509a，车辆总线通讯芯片510a，环境光传感器511a，眩光传感器板512a，眩光传感器513b，罗盘传感器514a，第一指示器515，第二指示器516，操作接口触点517，操作接口指示灯518以及第三指示器519。

母板通过一个母板/子板连接部分525a、525b与子板520a、520b相连接。子板包括一个信息显示驱动器522b和信息显示屏521b。可以看到，眩光传感器板和子板至少有一个器件可定向，这样其面对着直接安装在母板上的器件相反方向。应当理解的是眩光传感器板和子板的器件可以直接安装在母板上其他母板器件的对面。图5a和5b给出的设置优选用于该实施例相关的制造过程。应当理解的是子板与母板连接，可以类似于成像板，通过射频无线连接，光纤连接，车辆总线连接，光线连接或其组合形式。硬线连接可以通过基本扁平线类型；带有独立屏蔽双绞线的电缆；多个独立电缆或未屏蔽导体。

母板也通过母板/成像板连接部分545a与成像板535a相连接。成像板包括一个母板插入式连接器536a，成像器537a，透镜盖538a，数据LVDS 539a，时钟LVDS 540a，以及透镜541a。连接部分545a包括一个成像板插座连接器547a，母板插座连接器546a，后者有一个机械芯片用于快速锁定匹配的母板插入式连接器506a和地连接器548a。应当理解的是所述成像板可能包括了成像板加热器(未示出)用于保持成像板高于周围温度。该设置有利于防止在成像器上形成冷凝或类似情况。应当理解的是成像板加热可以是持续的或设置成自动控制；例如成像板上有温度传感器，成像器可以根据板上的输出运行，这样母板和成像板之间就不需要额外增加线路。

现在看图6a和6b，其给出了两个成像板的实施例，分别是器件635a、635b和母板/成像板连接部分645a、645b。成像板635a与成像板635b类似，除了前者的数据和时钟LVDS集成到成像器637a内。优选实施例中，成像器包括下列至少一个：图像传感器逻辑控制电路；模数转换器；温度传感器；LVDS；调压器；和图像传感器一起集成在共用基片上的控制输出。母板/成像板连接部分包括一个带有机械芯片654b的母板插座连接器646a、646b，成像板插座连接器647a、647b，第一套管650a、650b，第二套管661a，夹套661b，金属屏蔽片649b，接地器648a、648b，地导线651b，第一绝缘地652b，第二绝缘地653b，正导体655b，参考导体656b，第二地导线657b，第一双绞线658b，第二双绞线659b和NSS导体660b。应当理解的是成像板与母板连接，可以类似于子板，通过射频无线连接，光纤连接，车辆总线连接，光线连接或其组合形式。硬线连接可以通过基本扁平线类型；带有独立屏蔽双绞线的电缆；多个独立电缆或取决于长度的未屏蔽导体，不考虑这些导线是否在“通过球”设置范围内。

参看图7a和7b，所给出的成像器737a、737b包括：图像传感器765a、765b；温度传感器770a、770b；暗像素798b；保护像素799b；图像传感器逻辑控制单元766a；流水线模数转换器767a；1-32x增益级768a；LVDS I/O 769a；调压器771a；晶体振荡器接口772a；模拟列773a；行解码器774a；列解码器775a；复位引导区776a；数模转换器777a；电压/电流基准778a；5V V_DD结点779a；MISO(用于测试)结点780a；MOSI结点781a；SPSCLK结点782a；NSS结点783a；OSC+结点784a；OSC-结点785a；数据输出线786a；用于流水线模数转换器767a的控制信号787a；偏置控制信号788a；电源故障788a；用于数模转换器777a的控制信号789a；列数量线793a；增益控制线794a；放大信号795a；3.3V V_DD线796a和3.3V V_AA线797a。

参看图7e和7f，其给出了一个框图705e和VBE发生器715e、715f。如前所述，优选把温度传感器集成到成像器内。温度传感器优选包括了带隙(bandgap)710e，V_BG线，V-I转换器720e，I_REF线721e，V_BE2线725e，V_BE1线730e，基准电压发生器735e，V_REF线740e，V_REFADC线745e，第一列地址750e，第二列地址755e，温度增量寄存器760e，增量765e和ADC 770e。VBE发生器包括第一个三极管775f，第二个三机管780f，第三个三极管795f和PNP结构785f、790f。电流直通PNP结构790f是多个电流直通790f并联，例如系数为64。VBE中785f和790f的区别在于温度函数不同。VBE发生器还包括一个V_aa结点796f，vb2结点797f，irefT结点798f，AGND结点789f，sampb_vbe1结点786f和sampb_vbe2结点791f。模拟增量765e和ADC 770e优选使用分别与768a和767a相同的设备。因此温度传感器的数值可以和像素值一样被读出。

下面是成像器的优选实施例的具体说明。如其所述，成像器包括一个图像传感器、温度传感器、暗像素、保护像素、图像传感器逻辑控制单元、调压器、LVDS、模数转换器、环路测试特征以及控制输出。控制输出对于包括补充照明的湿度传感器应用尤其有用。

成像器实例

本申请具体说明了一个能满足汽车定位需求的成像器。图像传感器具有144列和176行基于光电二极管的像素。控制和数据信号通过低压差分信号串行外围接口(LVDS SPI)结点传送到处理器。成像器还能够进行温度传感，输出信号控制，内部器件的电压调整，以及一些设备测试。

命令能够控制多种照射量、模式以及模拟设置。成像器可以从不同的启始行同时获取两幅图像，该特征允许图像在双棱镜系统中高度同步。该模式下各个图像有独立的增量设定。另一种方案允许在棋盘图像上应用一个增量，这可用在棋盘模式下图像传感器使用了光谱滤波器的用途中。成像器也将奇偶校验位和输出数据一起传送，这样处理器可以验证是否收到正确的数据。数据传送可以用十位模式，压缩八位模式，后一种模式中十位数值用八位来表示，或者截断八位模式，其中仅传送各个十位像素的最大的八位。表1给出了本实例成像器的一组标准。

表1

参数	数值
		分辨率	176×144
像素大小	15μm×15μm
		像素类型	光电二极管
灵敏度	7伏/勒秒
		填充因子	＞70％
ADC分辨率	10位
		ADC转换速率	＞1M样本/秒
ADC基准	可编程
		模拟增益	1-32可编程
差分输出	RS-644
		I/O引脚大小	100μm×100μm
输入时钟	＜＝10MHz
		ESD保护	＞2Kv
电源电压	5.0+0.4v/-0.5v
		调压器	3.3V
最高数据速率	10M比特/秒，1M字节/秒(八位模式)
		工作温度	-40℃到+85℃
储存温度	-40℃到+125℃
		数据流误码检测	奇偶校验位
通讯格式	高达10M比特/秒-SPI主/从
		像素数据格式	可选-10位、8位压缩或截断

表2包括了图7b所示相邻的各个成像器结点的首字母缩略说明。

表2

标题	名称	类型	说明	DIR	管脚号
						振荡器	OSC1	晶振	主时钟或晶体管脚1	输入	16
	OSC2	晶体振荡器管脚2	输出	17
					LVDSI/O	VAA_LVDS	电源		LVDS的3.3V电源	输入	8
	VSS_LVDS	地	LVDS的地端	输入				13
						MOSI	LVDS		串行数据输入/输出(差分)注意MOSI_b信号是正信号，MOSI信号是反转电平。	输入/输出	9，10
	SPSCLK	LVDS	串行数据输入/输出(差分)注意SPSCLK_b信号是正信号，SPSCLK信号是反转电平。	输入/输出				11，12
					控制	NSS	CMOS		数据传送方向比特位	输入	18
测试	MISO/MSC_OUT	CMOS	用于测试或照明控制的输出信号。可以设成稳定状态，在累积期间触发时计时，或输出残余数据。	输出				19
						VAA_PIX	电源		测试模式下ADC的模拟输入。不测试时，该引脚必须连接到3.3V。	输入	22
调压器	Vreg_5V	电源	调压器的5V输入电源	输入				2
						VAA_5V	电源		模拟3.3V电压的5V输入电源	输入	7
	VDD_5V	电源	数字3.3V电压的5V输入电源	输入				5
						GND_5V			5V调压器电源的地端	输入	3
	VDD_3.3_O	电源	数字调整后的3.3V电源输出	输出				4
						VAA_3.3_O	电源		模拟调整后的3.3V电源输出	输出	6
	VG	模拟	用于解耦的调压器偏置电压输出。需要和地之间的绝缘罩。	输出				1
					电源	VDD_3.3_I	电源		数字调整后的3.3V电源输出	输入	14
	GND	地	VDD_3.3的地端	输入				15
						VAA_3.3_I	电源		模拟调整后的3.3V电源输出	输入	21
	VSS	地	VAA_3.3的地端	输入				20

表3给出了各个成像器电源结点的具体细节。

表3

调整器电源：	下列信号必须连接到4.5到5.4V的电源以驱动该芯片：VREG_5V，VDD_5V(使用VDD_3.3_O时)，以及VAA_5V(使用VAA_3.3_O时)。相应的地端是GND_5V。管脚VG必须连接到TBD电容，使充电泵(charge pump)正常工作。
		LVDS电源：	信号VAA_LVDS必须连接到3.3±TBD伏的电源以使该芯片工作。信号VSS_LVDS是LVDS的地端。
模拟电源：	信号VAA_3.3_I必须连接到VAA_3.3_O或其他3.3±TBD伏的电源以驱动该芯片。信号VSS_3.3是模拟地。
		数字电源：	信号VDD_3.3_I必须连接到VDD_3.3_O或其他3.3±TBD伏的电源以使该芯片工作。信号GND是数字地。
像素电源：	当不处于ADC测试模式时(见如下)，信号VAA_PIX必须连接到VAA_3.3_O或其他3.3±TBD伏的电源以驱动该芯片。

表4给出了各个成像器工作状态的具体细节。

表4

NSS：	串行数据输入方向。0＝写入传感器，1＝读取传感器。启动命令传送前，NSS信号必须在至少6个振荡器循环(10MHz时钟为0.6μ秒)内为低电平。传送完成后NSS必须保持至少10个振荡器周期的低电平(10MHz时钟为1μ秒)。
		SPSCLK	双向LVDS串行时钟(由NSS信号确定方向)，其中数据在输入和输出的上升沿进行时钟定时(有效)。每次传送NSS之前，SPSCLK信号必须设为高电平，而且传送完成后必须保持至少六个照相机振荡器周期的高电平。(10MHz时钟为0.6μ秒)。
MSC_OUT(MISO)：	混合输出管脚。累积期间内可以触发，或者设成特定电平，也可以在传送一个图像命令时发送前一幅图像的残留纪录。参看命令字符串的字节0中的命令位tst，oba，以及obb。
		MOSI：	双向LVDS串行数据(由NSS信号确定方向)。首先传送数据中最大的比特位。

表5给出了各个成像器测试结点的具体说明。

表5

VAA_PIX

当设置了命令序列的ADC测试(字节3的位5)时，该管脚用于在测试中把电压直接输入到ADC。没有设置该位时，该管脚必须连接到3.3伏。

成像器由一个18字节的命令控制，具体描述参看表6。这些命令和保持为低电平的NSS一起由处理器发送。随后成像器采集所需图像，并发送所产生的像素数据，之后接着一个奇偶校验位。

表6

命令一览表
									名称	比特7	比特6	比特5	比特4	比特3	比特2	比特1	比特0
控制	tst	ckbd	tbo	cbo	obb	oba	rsh	Sfm
									idac_iadc_Id	idac_iadc_Id
idac_ibias_Id	未使用		idac_ibias_Id
									voffset_Id	psfd1	psfd0	adctest	Voffset_Idt
Vreflo	ffs	irr	iad	cont	Vreflo_Id
									Gain1	增益1
Gain2	增益2
									NumFrames	帧的个数(二进制反码/二进制补码，如果启始行＝最后一行)
NumIntegrationFrames	累积帧的个数(二进制反码)
									LastRow	图像的最后一行
StartRow	行读取计数器的起始值(累积行＝最后一行-起始行)
									FirstRow	图像的第一行
RowOffset	第二帧和第一帧之间的行偏差
									LastColumn	扫描到的最后一列
ResetColumn	列读取计数器的起始值(累积像素＝最后一列-复位列)
									LastReadColumn	图像的最后一列
FirstColumn	图像的第一列
									ColumnOffset	第二帧的列偏移

成像器可以在连接到OSC1的高达10MHz的振荡器下运行，或者是图中所示OSC1和OSC2间合适的谐振电路。图7c给出了成像器的串行外围接口的数据时序。图7d给出了成像器命令和数据序列的时序。

参照表7-11，分别说明了18字节的串行成像器命令设置中每个字节(字节0-17)的每一个位(0-7位)。

字节0：控制字节

表7

第7位	第6位	第5位	第4位	第3位	第2位	第1位	第0位
								tst	ckbd	tbo	cbo	obb	oba	rsh	Sfm

说明：

用于设置测试模式、增益控制模式、输出格式、累积时间以及双帧模式时的控制位。

tst：测试。一旦接收到当前指令，在spcl_pin_out上发送前一指令的剩余部分。此部分包括了命令字符串的数值，该字符串包括采集一幅图像后的修正帧、行和列计数器。

ckbd：“棋盘格图案”。当行和列地址的最小位异或为0时，像素增益设为gain_1，且当该位是1时，设为gain_2。没有设定ckbd时，第一帧使用gain_1，而第二帧使用gain_2(设定了sfm(仅用第二帧)且ckbd为0时，使用gain_2。)

tbo：十位输出模式-发送模/数输出的全部10比特数据，如果也设定了cbo位，高8位是压缩数值。没有设定tbo时，仅传送高8位。需要注意的是每个字节需要十个成像器时钟周期，且在字节传送期间的最后两个成像器时钟周期内，数据线总是设为ADC数值的比特1或0，不需考虑tbo或cbo的数值。八位模式下仅发送八个SPSCLK时钟周期，每个像素的最后两个位时间内，时钟线空闲。十位输出模式下每个像素要占用10个SPSCLK时钟周期。

cbo：压缩位输出摸式-基于压缩将十位的模/数输出压缩成8位，通过输出的高8位传送，从而由10位变成8位纪录。

obb：输出控制位“b”-传感器累积过程中MSC_OUT管脚(一些文献中所提及的MISO管脚)切换到补码状态，当其没有设定时不产生响应。

oba：输出控制位“a”-如果MSC_OUT管脚(一些文献中所提及的MISO管脚)是1，则缺省为1，否则设为0。

rsh：行变换-双帧模式下把累积行的数量减1，使其成为奇数。这样做的效果是从下一个较低的行开始累积时间，并单行增长累积时间。之前由于双帧模式下的双行处理，只能两行增量的增加累积时间，而局部行设置仅能覆盖这两行之一的大部分，因而在累积时间设置性能上出现了一行的时间间断。累积时间小于1行(起始行＝最后一行)且设定了sfm时，rsh必须为0。

sfm：单帧模式-将模式设为单帧(仅用第二帧)。这产生了带有行偏移的单个累积帧，双帧模式的第二帧使用gain_2。

字节1：idac_iadc_Id

表8

第7位	第6位	第5位	第4位	第3位	第2位	第1位	第0位
								iadc7	iadc6	iadc5	iadc4	iadc3	iadc2	iadc1	iadc0

说明：

成像器ADC的当前参考设置。推荐缺省值为48(0×30)。

字节2：idac_ibias_Id

表9

第7位	第6位	第5位	第4位	第3位	第2位	第1位	第0位
								不使用	不使用	Bias5	Bias4	Bias3	Bias2	Bias1	Bias0

说明：

成像器ADC的当前偏置设置。推荐缺省值为14(0×0e)。

字节3：voffset_Id

表10

第7位	第6位	第5位	第4位	第3位	第2位	第1位	第0位
								psfd1	psfd2	adctest	offset4	offset3	offset2	offset1	offset0

说明：

psfd1：电源分频器比特位1。其使得精确行采样操作期间，电源无噪声。

‘0’-标准

‘1’-row_enable期间停止调压器时钟(实验)

psfd 0：选择功率调节器充电泵的频率。频率设置应产生最小的RF干扰。应该设置振荡分频器，这样charge pump能工作在大约2.5MHz。(使用5MHz谐振电路时使该位置位，10MHz时使该位清零。)

‘0’-调压器主时钟被4除

‘1’-调压器主时钟被2除

adctest：模拟数字转换器测试-使该位置位，使得VAA_PXL的电压输入替代像素数据，其作为测试时ADC的输入。

voffset：电压偏差-DAC的电压偏差。推荐缺省值是16(0×10)。该数值的比例因子是4mv/bit，因此数值16对应0V。

字节4：帧控制，Vreflo

表11

第7位	第6位	第5位	第4位	第3位	第2位	第1位	第0位
								ffs	irr	iad	cont	Vreflo3	Vreflo2	Vreflo1	Vreflo0

说明：

ffs：第一个单帧-向第一帧上添加0个附加的累积帧，添加的累积帧的个数在第二帧上减一，且对于所有帧在前两个帧后添加全部的累积帧。

irr：图像行复位-基本上启动一个较长的累积时，复位该帧，而不需对其读取。

iad：图像模/数-结束一个较长的累积，读取该帧，而不需首先复位。

cont：连续-连续地采集图像并发送数据。

Vreflo Voltage Reference Low-ADC低电压基准-推荐缺省值是6。

字节5：Gain_1

该增益是用于前一半图像或棋盘格图像的偶数像素。增益是每比特F-STOP的1/8。(8＝gain of 1)

字节6：Gain_2

该增益是用于后一半图像或棋盘格图像的奇数像素。增益是每比特F-STOP的1/8。单帧模式下使用该增益。

字节7：NumFrames

所需图像帧个数的二进制码或反码。

注意：

反码时读取单帧将NumFrames设为254，因为帧的实际个数是[255-NumFrames]。但是如果累积时间小于一行，那么对于单帧NumFrames必须设为255，通常情况是256-{所期望的帧个数}。

字节8：NumIntegrationFrames

累积帧个数的二进制码或反码。使用行/列计数器来检测累积次数，以及实际读取/复位的位置。累积帧计数器能够向累积时间内添加额外的全帧。

注意：

反码时单帧累积将NumIntegrationFrames设为254，因为累积帧的实际个数是[255-NumIntegrationFrames]。

字节9：LastRow

第一个图像窗口最后一行的绝对坐标。有效值从0到183。每幅图像的行个数等于[LastRow-FirstRow+1].

字节10：StartRow

读取行时行计数起始值的绝对坐标。这样同时有读取行和复位行计数器。一旦设定，这些计数器分别按照标明容量分离，因为其是同步增加的。复位行总是从0行开始。SR(起始行)设定较小的数，而LR(最后一行)设为较大的数，这意味着复位和读取间有较大的差值，因此也有较大的累积次数。有效值从0到183。

注意：

起始行＝最后一行-{累积行}。如果起始行＝最后一行，那么累积就仅是像素个数。还要注意到这种情况下必须调整NumFrames的数值。起始行的数值必须大于或等于第一行，如下讨论。设定了rsh(行变换)位时，起始行必须小于最后一行。

字节11：FirstRow

第一个图像窗口的第一行的绝对坐标。有效值从0到183。

注意：

第一行的数值必须小于或等于最后一行的值。

字节12：RowOffset

第二个图像窗口相对于第一个窗口坐标的行偏差。第二个窗口中读取的第一行由FirstRow和RowOffset的和来确定。

注意：

RowOffset的数值必须大于[LastRow-FirstRow]的值(可能不会重合)。RowOffset的数值必须小于[184-LastRow](必须与成像器匹配)。该偏差也用于单帧模式(字节0中sfm＝1)。

字节13：LastColumn

第一个图像窗口依序向下最后一列的绝对坐标。注意该值与LastReadColumn不同。有效值从0到255。

注意：

如果LastColumn大于LastReadColumn，那么就能够确定行之间的个数。LastColumn尽可能靠近LastReadColumn能得到最好的效果。该值必须大于LastReadColumn，且其必须至少比ResetColumn大3。LastColumn一般为LastReadColumn+1。

字节14：ResetColumn

复位列的绝对坐标。该数值能够确定图像的子行累积时间。ResetColumn＝LastColumn-{像素累积个数}。有效值从0到252。

注意：

ResetColumn的值必须比LasColumn至少小3，因为复位发生在ResetColumn+2列。

字节15：LastReadColumn

第一个图像窗口最后读取的列的绝对坐标。该数值确定了实际读取的最后一列。其不同于循环所至的最后一列。有效值从1到254。

注意：

LastReadColumn的数值必须大于FirstColumn。参看6.0部分中已知的关于列数据偏移的条目，其需要将该数值设定为比其他所期望的值大1。

字节16：FirstColumn

第一个图像窗口第一列的绝对坐标。该列既是依序的，也是读取的第一列。有效值从0到252。

注意：

FirstColumn的数值必须小于或等于LastReadColumn。

字节17：ColumnOffset

第二个图像窗口相对于第一个窗口坐标的列偏移。第二个窗口中读取的第一列由FirstColumn和ColumnOffset的和来确定。有效值从0到255。

注意：

SFM＝0(字节0)时，仅当读取一个帧时使用该偏移。

曝光时间的确定是从像素复位直到该像素被读取为止。为了对每个像素确定所期望的曝光时间，使用了两组计数器：一组用于复位(曝光开始)且另一组用于读取(曝光结束)。每组计数器包括了一个帧计数器，行计数器以及像素(或列)计数器。每个像素时间(10个时钟周期)后像素计数器加1，直到其等于LastColumn的值，此时将其设为FirstColumn的值。在图像跳动的点处，行计数器加1。如果行计数器增加超过了LastRow的值，就将其设为FirstRow值。行计数器等于LastRow的值时，帧计数器加1。当其达到0，扫描(复位或读取)就结束。

两组计数器进行不同的初始化：复位计数器的帧、行和像素计数器分别设为0xFF，FirstRow，FirstColumn。读取计数器则分别设为NumIntegrationFrames，StartRow，以及ResetColumn。附加计数器和逻辑用于处理双帧、行变换、多幅图像以及其他变化形式。当读取计数器读取像素时，如果帧计数器等于0xFF，就将数据传送给主机。一旦发送完所有数据，就发送奇偶校验位。

曝光时间的最佳粒度是PixelTime。一个PixelTime是晶体频率的十分之一。8个数据位+2位的间隔。每次曝光设置至少有2个PixelTime，这使得无论何时穿过累积边界(即子行时间到行时间)就产生2个PixelTime步骤。下面是单个窗口模式下累积个数的公式。

#cols＝LastReadColumn-FirstColumn+1

#rows＝LastRow-FirstRow+1

intpix＝LastColumn-ResetColumn

introw＝LastRow-StartRowCount

intframe＝255-NumIntFrames

PixelTime＝Clock Period*10(1μs@10MHz，2μs@5MHz)

RowTime＝#cols+(LastColumn-LastReadColumn+4)

FrameTime＝#rows*Rowtime

Exposure＝PixelTime*[intpix+(RowTime*introw)+(Frametime*intframe)]

双窗口模式下(RowOffset(字节12)，或者ColumnOffset(字节17)非零)，使用下列累积个数的公式。

#cols＝LastReadColumn-FirstColumn+1

#rows＝2*(LastRow-FirstRow+1)

intpix＝LastColumn-ResetColumn

introw＝2*(LastRow-StartRowCount)-rsh

intframe＝255-NumIntFrames

PixelTime＝Clock Period*10(1μs@10MHz，2μs@5MHz)

RowTime＝#cols+(LastColumn-LastReadColumn+4)

FrameTime＝#rows*Rowtime

Exposure＝PixelTime*[intpix+(RowTime*introw)+(Frametime*intframe)]

一行像素的采样需要四个附加的像素时间，从前一行最后一个扫描像素时间开始，并再持续三个未计的像素时间。那么在第一个像素时间之前有一个额外未计的像素时间，其中将行的第一个像素读入流水线a/d，后者使用了8个像素时间来表示所完成的读取内容。这就是上述行时间计算公式中+4的由来。最后读取的列必须比最后扫描的列至少小1。也可以增加到其比最后扫描的列至少小8，以确保在四个像素读取行周期内，部分完成结果不会进入流水线a/d，同时关闭流水线a/d。行需要的处理时间等于最后扫描的列数减去第一个扫描的列数加上5。复位处理在指定了复位列后，需要两个额外的复位处理周期，这蕴含着像素复位列必须比最后扫描的列至少小3。行复位周期不会干扰正常的累积周期或正在进行的像素读取操作。由于使用了行采样方法，实际有效的累积周期大约从开始行复位持续到所读取行的第一个像素被读出。

读取0到3这四列能进行温度读取。第二列和第四列的数值差(转换成10位)乘以0.367再加上113，就得到了摄氏温度。这些数值假定增益为1以及缺省或标准的模拟设置。实际上，应该将多行进行平均以得到更精确的导出温度。

传送了所需的图像数据之后，将传送奇偶校验位。该字节是传送的部分图像的全部数据和30(0×1E)的“异或”结果。

现在看图8a到8c，分别给出了增强型收发器809a、809b、809c与成像板835a和处理器808a互相连接的实施例。给出的芯片包括：处理器接口逻辑模块865a；第一读取地址866a；第二读取地址867a；32,768字节，8比特宽的双端口存储器868a；具有写入地址的数据输入逻辑模块869a；LVDS收发器870a；NSS结点871a，871b，871c；MOSI结点872a，872b，872c；NCMND结点873a，873b，873c；SPSCLK结点874a，874b，874c；MISO结点875a，875b，875c；READY结点876a，876b，876c；NRESET结点877a，877b，877c；SNSS结点879a，879b，879c；DATA+结点880a，880b，880c；DATA-结点881a，881b，881c；DCLK+结点882a，882b，882c；DCLK-结点883a，883b，883c；LVDS方向线884a；LVDS源选择线885a；串行命令数据线886a；串行命令时钟线887a；控制信号888a；寄存器数据889a；lmosi线890a；lspclk线891a；2.5VDC结点892b，892c；地结点893b，893c；V_AA_LVDS结点894c和V_SS_LVDS结点895c。应当理解的是SNSS结点879a，879b，879c可能不经过增强型收发器，而是直接从处理器连接到成像器。优选实施例中，增强型收发器的功能类似于真随机存取存储器和先入先出(FIFO)存储器之间。例如，第一单帧模式下，处理器可以使用第一幅图像的至少一部分和第二幅图像的至少一部分，增强型收发器能够产生一个合成的高度动态范围的图像效果。成像器优选只需要接收一个命令指令来传送两幅图像。应该理解的是增强型收发器和或成像器能够访问不止两幅不同的图像。当相应的视觉系统包括了使用不止一幅图像像素的算法时，这些特征是很有用的，例如湿度检测系统需要至少一幅没有辅助光照的图像以及一幅有辅助光照的图像。外部照明控制系统需要至少一幅第一累积周期内的图像以及至少一幅第二累积周期内的图像。如果要求不插入命令指令，就能获得时间上非常接近的连续图像。同样应该理解的是处理器可以集成了增强型收发器的LVDS以及存储器。可选择地，增强型收发器包括图像预处理特征。例如，增强型收发器能产生合成的高度动态范围的图像，其具有光源提取功能，其具有光源分类功能，或这些功能的组合或子组合。在共用板和或硅基片上提供至少一个成像器、至少一个增强型收发器、至少一个处理器的组合形式或子组合都在本发明的范围内。

下面的实例描述了增强型收发器的一个优选实施例。

增强型收发器

增强型收发器相当于串行时钟(SPSCLK)和数据(MOSI)信号的双向低压差分信号(LVDS)收发器。该芯片有32,768字节的存储器用于图像传感器在图像截获之后发送图像数据的缓冲，并允许处理器异步的读取该图像数据。该芯片有一个和处理器的5V容错接口。该芯片具有存储器访问功能，从而便于所述的双图像处理、结果存储以及存储器测试。该芯片进行奇偶校验以验证成像器是否正确传送。

表12给出了增强型收发器的工作模式以及相关芯片结点的状态。

表12

工作模式
								模式	NSS	NCMND	环路	MOSI	MISO	DCLK and DDATA	SNSS
成像器指令	L	H	--	转换成LVDS传送到成像器	无效	从MOSI到成像器	L
								成像器接收	H	H	0	无效	读取存储器	从成像器到存储器	H
环路模式	H	H	1	到存储器	读取存储器	高阻抗	H
								状态	H	L	--	无效	记录内容	从成像器到存储器	H
命令	L	L	--	到寄存器，然后到存储器	无效	高阻抗	H

模式变换时，线路应该依序切换以防止突然进入成像器命令模式，而其会导致成像器产生不必要的干扰。

每个图像截获周期的起始，处理器向成像器发送18个字节的控制命令。应该理解的是增强型收发器也能传送其他长度的控制命令，此处实例中的成像器恰巧使用了18个字节的控制命令。传送过程中NSS(非选择从机)线设定为低电平，而NCMND(非指令)线为高。这种模式下，增强型收发器仅将微处理器的信号转换成LVDS信号，以便向成像器传送。LVDS收发器应设置成输出数据。微处理器的MOSI信号输出到DDATA+/DDATA-LVDS对。微处理器的SPSCLK信号输出到DCLK+/DCLK-对。该模式下成像器的NSS线应该驱动为低电平。累积周期结束后，成像器通过MOSI&SPSCLK差分对把所截获的图像传送到增强型收发器。NSS为高时，LVDS收发器设置成输入数据。数据输入逻辑模块接收输入的串行数据流，将每个字节存入存储器，并根据各个字节增加写入存储器的位置。同样参看下面环路模式的说明。处理器负责处理图像请求和存储器调用。溢出状态会导致数据丢失。

设定了环路控制位且NSS和NCMND线为高时，串行数据流来自处理器的MOSI和SPSCLK线路，而不是LVDS收发器。

处理器可以在增强型收发器接收数据时异步从中读取数据。该模式下NSS和NCMND线路设为高。数据按照先进先出(FIFO)顺序读取。处理器能监控READY信号以检测是否有可用数据。注意到就绪线路的状态不会影响读取操作。读取操作与就绪逻辑互相独立，其能够将存储器当作普通的带有自动增值指针的串行RAM使用，而无需考虑就绪逻辑的状态。处理器对SPSCLK线产生时钟信号，从而接收数据，其对MISO线上的数据串行地产生时钟信号。如果设定了环路控制位，同时把MOSI线上的数据使用相同的时钟沿存储到存储器中。命令位也可用于选择两个读指针其中之一来访问数据。

NSS和NCMND线同时为低时，处理器发送出的数据存入命令寄存器、读写指针寄存器以及存储器中。本申请稍后给出了各个命令位和命令序列的具体说明。该模式下没有时钟或数据信号发送到LVDS线路，此时成像器将LVDS线主动保持空闲(高)。

NSS为高而NCMND为低时，锁定奇偶校验位和写指针，并将处理器转换成使用SPSCLK和MISO线路。附加读取将传送读指针1、读指针2、命令寄存器以及奇偶寄存器的值。此时不会影响从成像器接收数据。如果设定了环路位，就不需要这种组合形式。没有定义环路模式的请求状态。

复位线是增强型收发器的一个输入。如果复位设定为低，芯片就处于“空”状态(写指针为16进制的7FFF，读指针为0)。所有内部寄存器和存储器指针计数器进行初始化。选择读指针1。

工作在图像接收和状态模式下时，如果向存储器写入新数据，就绪线应设为高。处理器读出最后一个写入的字节后就清除该位。如果设定了命令寄存器中的交替位也将清除该状态。如果工作模式为交替读出，需要认真设置读指针，这样如果设定了就绪线，写指针也不会递增到超过读指针。

如果设定了命令寄存器中的交替位，就交替使用读指针来读取存储器输出数据。如果使用读指针1读出第一个字节，就用指针2读取下一个字节，以此类推。这种模式能够同时处理两幅图像。

发送成像器命令的第一字节时，奇偶校验位设为14(0×e)。随后把图像接收模式下收到的每个字节与奇偶寄存器进行异或运算。芯片设置成状态模式时，如果奇偶寄存器等于零，传送的第一位(写指针的MSB)就设为1。

最大指令数据时钟速率是10MHz。最大图像数据接收时钟速率是10MHz(1μs/字节)。最大处理器数据读取时钟速率是互联传送性能的函数，优选大于12MHz。

所有数据都是首先发送最大位。所有数据在适当时钟的上升沿产生时钟。MISO和MOSI数据用SPSCLK信号产生时钟，而LVDS数据线用DCLK线产生时钟。所有数据按字节处理。必须避免接受部分字节。指针寄存器的值作为两个字节来传送，第一位不必考虑，其后是15位的数值，首先传送最大位。一个例外是写指针的第一位用作奇偶校验功能。

增强型收发器可以用单个2.5V DC电源供电工作。图8d和8e分别给出了相应的处理器信号波形和LVDS信号波形。进入命令模式后微处理器接收到的第一个字节是命令字节。如果需要可在下两个字节接收指针寄存器的值。选择命令模式时使用写指针寄存器把发送的任何附加字节写入存储器。表13和14给出了相应的增强型收发器的命令字节的具体内容。

表13

第7位	第6位	第5位	第4位	第3位	第2位	第1位	第0位
								环路	交替	选择寄存器	加载寄存器	(备用)	写寄存器	读取寄存器2	读取寄存器1

表14

位说明
			位	位名称	说明
0(0×1)	读取寄存器1	加载或选择第一个读指针
			1(0×2)	读取寄存器2	加载或选择第二个读指针
2(0×4)	写寄存器	加载写指针
			3(0×8)	(未使用)
4(0×10)	加载寄存器	如果设定该位，下一个发送的地址就被加载入所选寄存器。
			5(0×20)	选择寄存器	设定该位使得所选的读寄存器在普通读模式下读取。
6(0×30)	交替模式	如果设定该位，选择交替读指针来读取所接收到的各个数据字节
			7(0×40)	环路模式	如果设定该位，微处理器MISO和SPSCLK线把数据送入存储器，同时以普通读取模式为数据产生时钟(NSS和NCMND为高)。

表15给出了增强型收发器指令的一组实例。

表15

				命令	值	参数	说明
插入数据，复位环路/交替模式	0×00	(原始数据的至少一个字节)	如果原始数据字节来自成像器，将其放入FIFO。用于数据存储和测试。同时清除环路和交替位。
				设定读指针1	0×11	2字节地址	向第一读指针存入一个新值
设定读指针2	0×12	2字节地址	向第二读指针存入一个新值
				设定写指针	0×14	2字节地址	向写指针存入一个值
设定多个指针	0×13，0×15，0×16，0×17	2字节地址	向多个指针存入值。如最小的3位所示。更多信息见如下注释。
				选择读指针1	0×21	无	选择缺省读指针作为有效
选择读指针2	0×22	无	选择交替读指针作为有效
				设定并选择1	0×31	2字节地址	设定并选择缺省读指针
设定并选择2	0×32	2字节地址	设定并选择交替读指针
				设定交替模式1	0×61，0×71	0×61：无0×71：地址	设定有效的读指针交替读取每个字节，从缺省指针开始读取
设定交替模式2	0×62，0×72	0×62：无0×72：地址	设定有效的读指针交替读取每个字节，从交替指针开始读取
				环路数据	0×80	(通常是原始数据的至少一个字节)	如果原始数据字节来自成像器，首先将其放入FIFO。随后的普通数据读取模式中(NSS线为高)，处理器发送的MOSI数据被写入存储器。其能提供更快的存储器测试或者存储处理后的图像数据时同时能够读取。

典型应用实例

下面内容假定起始为复位或空指针状态：没有设定环路或交替位，NReset，NSS和NCMND位为高。

1)从成像器采集一幅图像

a)设定NSS为低

b)发送成像器命令

c)设定NSS为高

d)获取成像器数据。READY为低电平时等待，其为高时读取数据

2)采集多幅图像，普通读取：

a)设定NSS为低

b)发送成像器命令

c)设定NSS为高

d)获取成像器数据。READY为低电平时等待，其为高时读取数据

e)在所期望完成成像器数据获取时间内周期性的设定NCMND位为低。获取写入地址并与期望长度比较。

f)一旦前一幅图像已经完成传送入FIFO，重复步骤a-c开始另一幅图像传送。必须当心不要填满存储器使得写指针超过读指针。寄存器可以倾向倒转，但芯片有一个物理限制。

3)采集图像(或根据一个命令采集两幅图像)，使用交替模式同时处理数据的两半部分

a)设定NCMND为低

b)设定NSS为低

c)发送交替模式命令字节，即加载读指针2(0×52)

d)根据写指针的已知数值来计算读指针2的值(ReadPtr2＝WritePtr+1+第一部分的长度)

e)发送读指针2的最大字节

f)发送读指针的最小字节

g)设定NCMND为高

h)发送成像器命令

i)设定NSS为高

j)重复性的将NCMND位设为低。获取写入地址并与读指针2的值比较。设定NCMND为高。一旦写指针超过了读指针2，跳到下一步。

k)读取数据，监控就绪线判断数据的可用性。读出的第一个字节是接收到的所请求第一幅图像的第一个字节。使用读指针2访问接收到的第二个字节。

4)获取两幅图像，并使用交替模式处理

a)设定NSS为低

b)发送成像器命令

c)设定NSS为高

d)重复性的将NCMND位设为低。获取写指针的值并与期望长度比较。如果没有完成处理，设定NCMND为高

e)一旦完成把初始图像送入FIFO，设定NCMND为低

f)设定NSS为低并进入命令模式

g)发送交替模式命令字节，即加载读指针2(0×52)。这样当返回读取模式时，将把就绪线设为低

h)计算读指针2的值，其比写指针大1(ReadPtr2＝WritePtr+1)

i)发送读指针2的最大字节

j)发送读指针2的最小字节

k)设定NCMND为高

l)发送第二幅图像的成像器命令

m)设定NSS为高

n)读取数据，监控就绪线判断数据的可用性。读出的第一个字节是接收到的所请求第一幅图像的第一个字节。接收到的第二个字节是第二幅图像的第一个字节。

5)使用环路模式执行存储器测试

a)设定NSS和NCMND为低

b)发送环路模式命令(0×80)

c)发送存储器测试的第一个字节。同时也可以传送附加字节

d)设定NSS和NCMND为高

e)发送下一个测试值，同时读取前一个测试值直到完成

f)设定NSS和NCMND为低

g)发送普通模式命令(0×00)

h)设定NSS和NCMND为高

i)读取最后一个字节把就绪信号和指针复位为空状态

6)使用环路和交替模式处理两幅图像，将即时结果存储在芯片上。如果需要保留原始数据，该模式最大的图像大小是8191字节，如果可以用结果覆盖原始图像，最大的图像大小是10923字节。

a)设定NSS为低

b)发送成像器命令

c)设定NSS为高

d)重复性的将NCMND位设为低。获取写指针的值并与期望长度比较。如果没有完成处理，设定NCMND为高

e)一旦完成把初始图像送入FIFO，设定NCMND为低

f)设定NSS为低并进入命令模式

g)发送交替模式命令字节，即加载读指针2(0×52)

h)计算读指针2，其比写指针大1(ReadPtr2＝WritePtr+1)

i)发送读指针2的最大字节

j)发送读指针2的最小字节

k)设定NCMND为高

l)发送第二幅图像的成像器命令

m)设定NSS为高

n)监控写入地址，等待第二幅图像完成

o)读取每幅图像的第一个像素数据

p)进入命令模式(NCMND和NSS为低)，发送交替环路(0×C0)。设定NCMND和NSS为高

q)对像素数据实现所需的操作，将两个字节的结果预备输出到队列

r)读取下两个像素数据，同时传送计算后的结果

s)继续直到数据读取结束

t)进入命令模式，发送普通(0)，设定NSS和NCMND为高

u)注意如果需要也可以把最后两个结果输出到队列，但因为很可能进行和数校验，因此不一定需要这些结果。

继续读出数据结果并处理

图9a给出了母板/成像板连接部分的第一个实施例。图像传感器芯片901a通过公用的双向同步串行总线与处理器902进行通讯。总线包含三个信号：NSS 903a(非选定从机)，MOSI 904a(数据主机出-从机入)，以及SPSCLK 905a(串行时钟)。NSS信号是单向的，允许微处理器向图像传感器指出其是主线受控者(高阻抗输入用于接收数据)或总线控制者(传输数据)。微处理器把NSS设为低电平，并向图像传感器发出指令，要求通过MOSI和SPSCLK线路获取图像。NSS为高时，图像传感器按照指令执行图像截获，并通过总线返回图像数据。总线信号一般工作在所用电源的CMOS逻辑电平，一般为5.0V或3.3V。

图9b给出了母板/成像板连接部分的另一个实施例，其使用了双向低压差分信号(LVDS)在图像传感器901b和处理器902b间进行通讯。使用这种方法，数字信号MOSI 904b和SPSCLK 905b被LVDS传输模块906b、907b、908b和909b转换成差分信号对910b和911b。LVDS信号具有几个优点。首先使用差分信号对能显著的增加抗干扰度，且对于成像器和微处理器间的任何地基准差有更高的容限。其次，低压信号(大约-0.3V到+0.3V)辐射出的电磁干扰比起5.0V或3.3V数字信号小得多。

图9j给出了一个示范性的LVDS传输模块。使用了飞兆(Fairchild)半导体FIN1019 LVDS驱动器901j。数据信号904j可以是MOSI信号或SPSCLK信号。NSS信号903j1标明了数据传输方向。D+和D-信号构成了差分信号对910j1，910j2。图9b的实例中，图像传感器端的收发器906b、907b设置了极性。因此当NSS为低时，数据接收启动。对于控制器端的收发器908b和909b，由控制器为驱动器901j的DE和NRE输入提供了相反的极性信号。本实施例和其他实施例中，成像器指令和参数数据使用和所获取数字图像相同的双向总线进行传输。

提供两个单向总线也是可行的，一个用于处理器向图像传感器提供指令和参数，一个分离的总线用于从图像传感器向处理器传输图像数据。在这种情况下，指令和参数总线可能不需要图像数据总线的高数据速率，因此能够用简单技术例如UART来实现。图像数据总线可以是单向高速数字总线，例如LVDS总线，或者甚至是模拟信号，例如普通NTSC音频标准，随后在处理器中数字化采样。

图9c给出了与图9b类似的一个实施例。但是图9c的实施例中，图像传感器端的LVDS收发器与成像器的其他器件一起集成到成像器901c内。该集成过程减少了零件统计、器件成本，以及与图像传感器端LVDS收发器906b、907b相连的成像板面积。如图所示，处理器902c端的LVDS收发器908c、909c分别保持数据910c，时钟911c，且和NSS 903c互联。应该理解的是通讯协议例如串行总线、LVDS串行总线、并行总线、UART、光纤、SPI总线、IIC总线、CAN总线、J1815总线、LIN总线、MOST总线、USB、火线或者甚至无线连接(如蓝牙)都可以用于从成像器到处理器，从处理器到成像器传输数据，且可以采用两个独立的通讯连接，一个用于成像器--处理器通讯，另一个用于处理器--成像器通讯。

以下是几个使用多个图像传感器的实际应用。例如车辆外部照明自动控制系统和湿度传感都是利用图像传感和处理来实现的。但是两个应用的光学要求是完全不同的。外部照明控制成像系统必须对一定距离处的小光源成像并具有一定的辨色能力。湿度传感成像系统一般对挡风玻璃表面成像。为了较好的对挡风玻璃表面成像，图像传感器向前倾斜较为有利。而且，最好对图像传感器(例如LED)提供辅助照明并且可选择的把成像系统的光谱灵敏度限制在照明装置的谱带内。尤其有利的是使用车辆驾驶员或乘客不可见的红外(IR)LED，并把成像系统的灵敏度限制在IR光谱内。由此，湿度传感成像系统的优选光学设置通常与外部照明控制成像系统的优选光学设置是不兼容的，至少要借助于能经济有效的广泛适应两种应用的装置来完成。其他车辆成像应用也可以与外部照明控制、湿度传感互相结合，或者也可以互相包含。这些应用可能包括但不局限于：自适应巡航控制、碰撞警告或防撞，气候检测、车道偏移警告、盲点警告、夜视以及驾驶者昏睡检测。其中一些应用可以用单个图像传感器互相结合，而一些应用可以用多个图像传感器组合实现。

另一种有用的需要多个图像传感器的实际应用是立体成像。立体成像系统至少要使用两个互相分离的图像传感器。视差效应使得不同距离处的物体在各个图像传感器上的成像有不同的位移。非常远的物体可能会在各个传感器上成像在相同的位置。该效应可用于精确测量物体的距离。这种立体成像原理可用于湿度传感，如共同所有的美国专利号5,923,027和6,617,564以及美国专利申请序列号09/970,728中所述，其公开内容在此作为外部照明控制或任何前面提及的应用的参考。

图9d给出了本发明的一个实施例，其提供了一个非常经济的装置，它具有一个视觉系统，包括了两个或多个图像传感器。两个图像传感器901d1、901d2位于印刷电路板950d上。两个图像传感器的公共器件例如电源921d和振荡器920d可以共用以减少成本。图像传感器901d1、901d2共同使用一根与处理器902d通讯的公用总线，后者包括MOSI信号904d和SPSCLK信号905d。各个图像传感器优选具有其专有的使能/方向信号NSS 903d1、903d2。

操作如下进行：为了获得图像传感器901d1的一幅图像，禁用图像传感器901d2的输出，并设定NSS-2 903d2为低，使得其处于三态输入模式。设定NSS-1903d1为低，同时通过MOSI 904d和SPSCLK905d信号把指令送往图像传感器901d1，微处理器把指令加载入图像传感器901d1。指令加载后NSS-1903d1设为高，启动获取过程，并使能图像传感器901d1的输出。整个周期内NSS-2 903d2保持低电平。从图像传感器901d1获取图像完成后，可以从图像传感器901d2获取附加图像，或者从图像传感器901d2获取图像。

为了获得图像传感器901d2的一幅图像，NSS-1903d1为低，禁用图像传感器901d1的输出。其次设定NSS-2 903d2为高，然后再为低，复位图像传感器并使能指令加载。其后通过MOSI 904d和SPSCLK 905d信号把指令送往图像传感器901d2。随后NSS-2 903d2设为高，启动获取过程，并从图像传感器901d2读出图像。从图像传感器901d2获取图像的整个周期内NSS-1 903d1保持低电平。

上述过程可以不定的且以任意顺序继续进行。成像器可以交替进行图像获取或者每个成像器依序获取多幅图像。各个成像器的使用取决于激活其设置的特征。而且通过添加相应数量的NSS线路，公用总线上可以使用任意数量个图像传感器。

本发明可以用多种总线方案来实现。例如用并行总线代替串行总线。总线除了硬线连接，也可以是射频连接、光线连接、或光纤连接。本发明包括一根公用总线，用于一或多个传感器和一或多个处理器以及选择图像传感器的装置之间的通讯。该装置可以通过离散信号，例如NSS-1和NSS-2信号，通过地址总线，或通过数据通讯总线发送的地址或标识符来选择图像传感器。后一个例子可以通过总线发送和标识符/命令指令来实现。标识符使得各个成像器检测其是否响应了下列命令。命令可能是图像获取指令或“休眠”指令。“休眠”指令将禁用图像传感器获取图像，以防止对运行的传感器产生任何总线干扰。当获取指令要求传感器地址时，非激活的图像传感器将变成激活状态。图像传感器地址可以通过数字输入在硬件中设置，其通过布线成高或低来设定地址。这种方法使得每个图像传感器都有一个唯一的地址。

图9d的实施例示出图像传感器901d1和901d2都位于一个电路上，实现本发明也可以把图像传感器位于不同的电路板上，或甚至在车辆上或车辆内的不同的位置上。这种情况时可能不便于共同使用一些器件例如调压器921e和振荡器920e，但是使用一根公用总线仍具有经济上的优点。如果把湿度传感器和其他功能相结合，必需把湿度传感器成像平面倾斜，同时保持其他图像传感器不动，使后者的成像平面垂直于路面。有几种方法可以容易的实现该点。湿度传感器可以位于独立电路板上，并通过电线或可变形电路与其他电路板相连。该设置可以在平面电路板上进行图像传感器的部件装配，然后折断装有湿度图像传感器的电路板部分，再弯曲适当的角度。其间的电气连接用跳线保持。最后图像传感器可以部件装配在可变形的电路板上，从而允许有两个不同的成像平面。

图9e的实施例类似于图9d，除了处理器902e的MOSI 904e和SPSCLK 905e信号分别如图9b和9c中所述使用LVDS 908C、909C将其转换成差分信号对910e、911e。图9e中的实施例显示出每个图像传感器包括了一个LVDS收发器，但也可以使用外部收发器。后一种情况时，图像传感器共同使用该外部收发器。

图9f的实施例给出了一个多处理器方案。本实施例中，第二处理器930f与一或多个图像传感器901f1、901f2通信，并执行与这些传感器相关的一些或所有图像处理过程。处理器930f与主处理器902f相互通信，后者可能位于远离成像板的位置。所通讯的数据可能是全部图像，图像的子集，压缩后图像，图像预处理后的结果，或者基于至少一个图像处理所做的行为决策。主处理器902f可能传送给第二处理器930f各种信息，例如处理参数，激活各个特征以及车辆状态信息。主处理器可能执行一部分图像分析，或基于第二处理器930f送来的信息做出控制决策。主处理器902f也能够通过离散布线或总线例如CAN总线与车辆进行通信。主处理器902f也可以执行其他功能，例如控制电光镜。也可以假定主处理器902f是中央处理器，例如“车身控制器”，其通常负责多种车辆设备功能。这种情况下，第二处理器930f负责计算和数据强化图像分析任务，而主处理器902f基于930f的处理结果以及其他可能的车辆信息，进行检测并执行最终的控制决策。实施例中可以使用调压器924f和振荡器920f。

主处理器902f和第二处理器930f间的通信可以用多种方法实现。因为不是必需把全部的原始图像数据从第二处理器930f传送到主处理器902f，其间的通信连接更灵活，比成像器和处理器间的通信连接潜在更低的带宽。通讯连接实例包括：串行总线、LVDS串行总线、并行总线、UART、光纤、SPI总线、IIC总线、CAN总线、J1815总线、LIN总线、MOST总线、USB、火线或者甚至无线连接(如蓝牙)。

第二处理器可以是微处理器，数字信号处理器(DSP)，现场可编程门阵列(FPGA)，复杂可编程逻辑阵列(CPLD)，专用集成电路(ASIC)或类似。也可以将第二处理器930f与一或多个图像传感器901f1、901f2集成。优选实施例中，第二处理器用FPGA来实现，例如加利福尼亚圣何塞Altera公司的Cyclone^TM系列PFGA。该设备具有足够的I/O使得一或多个图像传感器901f1、901f2每个都能独立通讯，因此能够同时操作各个成像器。各个成像器间的通信是串行(可选LVDS)或并行的。FPGA要进行编程来实现微处理器执行图像分析软件。

在传统的DSP或微处理器上使用FPGA实现图像分析算法能够获得显著的性能提高。计算能力和效率增加能够使用更高分辨率的阵列或实现更复杂的算法，其能够提高系统性能。更高的性能允许同时分析获取的图像，不需要把整个图像存入存储器，且因此潜在的减少了存储器成本。最后，更高的性能和效率也具有更好的功能性或附加效率。

第一个用FPGA实现性能增强的实例中，考虑在湿度传感应用中使用滤波器进行边缘检测，其用3×3内核来实现，如题为使用图像传感器的湿度传感器和挡风玻璃雾情检测器的美国专利6,923,027所述，共同所有的且在此作为参考。该滤波器用传统软件实现需要依序把邻域像素乘以一个系数，然后把乘积累加。该过程必须对图像中每个像素都进行，因此产生了计算强度非常大的算法。使用FPGA可以用数字逻辑方法实现该滤波器，从而允许并行处理内核计算，减少了总的处理时间。

共同所有的美国专利申请序列号10/645,801中已知的外部照明控制系统，其公开内容在此作为参考，该系统通过寻找图像中的亮度峰值实现迎面前照灯和前方尾灯的检测。检测亮度峰值是将当前像素的灰度值与其相邻像素作比较，判断当前像素是否是峰值。传统的微处理器一般顺序进行比较。因为要对每个非零像素做测试，该过程运算时间较长。使用FPGA把当前像素与其邻域像素并行比较，峰值检测比较效率将会更高，从而提高了设备性能。

使用FPGA的最后一个实例中，考虑前面提及的’879专利申请中所述的基于概率函数的算法和神经网络分析技术。神经网络方法需要计算输入向量和权值向量间的数个点积。传统微处理器或DAP计算每个点积都必须进行顺序的乘-累加操作。但是使用FPGA，同时运行几个乘法器，这些点积的运算可以并行或至少部分并行实现。较小的FPGA没有足够可用的资源来实现所有期望的硬线功能。但是当需要不同的功能时，可以对这些设备部分的动态重编程。例如该设备编程实现湿度传感的内核滤波，随后要执行前照灯控制分析时，就重编程实现峰值检测。

图9g给出了母板/成像板连接的另一个实施例，其支撑了一个或多个图像传感器901g1、901g2，以及相对于图像传感器的本地处理器930g。这种情况下，与图9d的实施例类似，图像传感器连接一个公用总线，但每个图像传感器直接连接到第二处理器930g。与本文讨论的其他实施例一样，多个图像传感器共同使用电源924g，振荡器920g，主处理器902g和第二处理器930g。

数个商业可用的图像传感器利用并行总线传输图像数据。这些设备通常使用4、8或10位宽的总线。使用并行总线的图像传感器的一个实例是爱达荷州博伊西Micron公司的CIF格式的图像传感器，部件号MI-0111。如图9h所示，第二处理器930h和图像传感器位于一块共用电路板上时，能够更有效的使用一或多个并行总线图像传感器901h1、901h2。与本文讨论的其他实施例一样，多个图像传感器共同使用公用总线950h，电源924h，振荡器920h，主处理器902h和第二处理器930h。与图9f的串行总线图像传感器情况相同，带有并行总线的多个图像传感器可以单独连接到第二处理器930h。使用并行总线图像传感器的情况下，第二处理器930h不能安装在一个共用电路板上，可以用可变形电路电缆与系统连接或者用并串转换器IC例如国家半导体DS92LV1021把并行数据总线转换成LVDS比特流。

相对于图9a的单端总线，图9b、9c和9e所示的LVDS串行总线的一个缺点在于其增加了传输信号的电线数量。额外的电线会增加相关线束的成本，且使得布线更加困难。通过曼彻斯特编码或其他类似方法把时钟信号SPSCLK和数据信号MOSI编码到同一条线路上，从而克服了该限制。这种情况下把时钟或数据结合到单个信号内，传输比特速率加倍。大多数情况下速率加倍后的数据仍能稳定的由LVDS连接传输。图9i给出了该实施例。MOSI 904i和SPSCLK 905i信号用曼彻斯特编码器/解码器940i结合成单个信号942i。一个实例是Intersol公司的曼彻斯特编码器/解码器，部件号HD15530。信号被收发器908i转换成LVDS信号，然后传输到成像器子组件。LVDS收发器906i恢复单端信号942i，而曼彻斯特编码器/解码器941i恢复出信号MOSI 904i和SPSCLK 905i。可以想到LVDS收发器906i或908i可以与曼彻斯特编码器/解码器941i或940i组合使用，且它们之一或两种器件可以与图像传感器901i或处理器902i组合使用。这种方案也适用于前面公开的包括一个或多个图像传感器和处理器的实施例。

参看图10，其给出了车辆设备自动控制系统1000的另一个实施例，其包括一个母板1005，通过母板/成像板连接部分1045与成像板1035连接。还给出了从母板分离之前的分离板1012。母板还包括车辆总线接口1010，车辆设备连接器1007，处理器1008，增强型收发器1009，环境光传感器1011和一个电光器件驱动电路1014。分离板包括一个眩光传感器。分离板从母板分离后，可以根据图5a和5b所示并考虑眩光传感器512a与母板相连接。

现在看图11a和11b，其给出了另一个实施例中的母板1105a、1105b，第一面1105a1上包括所有的安装器件。即使眩光传感器1136a、1136b安装在第一面上，也与母板上的孔对准，这样能够在通常受控车辆后部期望的方向上检测到光线。可以看到第二面1105b2上没有安装器件。这种设置优选考虑特定实施例的制造。母板还包括成像板连接器1106a，车辆设备连接器1107a，处理器1108a，增强型收发器1109a，贴装的环境光传感器1111a，反向贴装的眩光传感器1113a和一个电光镜器件驱动电路1114a。

尽管已经参照各个实施例和特定实例具体说明了本发明，应该理解的是本发明的范围不局限于本文的特定内容。本领域技术人员参照附图和修改后的权利要求书阅读详细的说明书后可以获得等同的手段。本发明的保护范围可根据案例法相关发条规定进行构造。

Claims (73)

1.一种车辆设备自动控制系统，其包括：

至少一个成像器，其包括至少一个图像传感器和至少一个从以下组中选择的其他器件，该组包括：至少一个温度传感器，至少一个控制输出和至少一个低压差分信号收发器；

至少一个增强型收发器；以及

所述至少一个成像器和所述至少一个增强型收发器之间的至少一个互连部分。

2.如权利要求1中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述图像传感器和所述至少一个其他器件在一个共用硅基片上形成。

3.如权利要求1中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述成像器还包括至少一个从组中选择的附加器件，该组包括：至少一个调压器，至少一个图像传感器逻辑控制电路，以及至少一个模数转换器。

4.如权利要求3中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述图像传感器和所述至少一个其他器件在一个共用硅基片上形成。

5.如权利要求3中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述图像传感器和所述至少一个附加器件在形成共用硅基片上形成。

6.如权利要求1中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述至少一个增强型收发器包括至少一个低压差分信号收发器和至少一个双端口存储器。

7.如权利要求6中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述至少一个低压差分信号收发器和至少一个双端口存储器构成在共用硅基片上。

8.如权利要求1中所述的车辆设备自动控制系统，其包括第一图像传感器和第二图像传感器。

9.如权利要求8中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述第一和第二图像传感器通过一个公用互连部分与处理器进行通信。

10.如权利要求1中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述互连部分从组中选择，该组包括：硬连线，射频，声波，光线，红外线，近红外线，光纤和车辆总线。

11.如权利要求1中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述互连部分有一个连接器，用于与成像板上的匹配连接器进行功能衔接。

12.如权利要求1中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述互连部分有一个连接器，用于与母板上的匹配连接器进行功能衔接。

13.如权利要求1中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述互连部分有一个连接器，用于与子板上的匹配连接器进行功能衔接。

14.一种车辆设备自动控制系统，其包括：

一个成像器，其包括一个图像传感器和至少一个从以下组中选择的其他器件，该组包括：至少一个控制输出端和至少一个低压差分信号收发器。

15.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述图像传感器和所述至少一个其他器件在一个共用硅基片上形成。

16.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其用于自动控制从以下组中选择的至少一种设备，该组包括：外部照明，湿度传感器，风挡刮水器，除雾器，车道偏移警告，事故避免系统，事故重建系统，自适应巡航控制系统，安全系统，所有者检测系统，座舱监控系统，后视系统和盲点视觉系统。

17.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括至少一个从以下组中选择的设备，该组包括：电光镜器件，电光镜器件驱动电路，车辆总线接口，处理器，信息显示驱动器，远程通信收发器，车库门开启机构，罗盘传感器，罗盘，信息显示屏，罗盘方位显示屏，温度显示屏，环境光传感器，眩光传感器，操作接口，指示器和麦克风。

18.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述成像器还包括至少一个从以下组中选择的附加器件，该组包括：至少一个温度传感器，至少一个调压器，至少一个图像传感器逻辑控制电路，以及至少一个模数转换器。

19.如权利要求18中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述图像传感器和所述至少一个其他器件在一个共用硅基片上形成。

20.如权利要求18中所述的车辆设备自动控制系统，其用于自动控制从以下组中选择的至少一种设备，该组包括：外部照明，湿度传感器，风挡刮水器，除雾器，车道偏移警告，事故避免系统，事故重建系统，自适应巡航控制系统，安全系统，所有者检测系统，座舱监控系统，后视系统和盲点视觉系统。

21.如权利要求18中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括至少一个从以下组中选择的设备，该组包括：电光镜器件，电光镜器件驱动电路，车辆总线接口，处理器，信息显示驱动器，通信收发器，车库门开启机构，罗盘传感器，罗盘，信息显示屏，罗盘方位显示屏，温度显示屏，环境光传感器，眩光传感器，操作接口，指示器和麦克风。

22.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括具有至少一个从以下组中选择的输入的处理器，该组包括：偏驶传感器输入，俯仰传感器输入，转向传感器输入，环境光传感器输入，眩光传感器输入，罗盘方位输入，速度输入，自动/关/开输入，行人/自行车超驰输入，手动调光开关输入。

23.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括具有至少一个从以下组中选择的输出的处理器，该组包括：外部照明输出，风挡刮水器输出，除雾器输出，外部照明状态指示器输出，信息显示输出，信息显示驱动器输出，电光镜器件输出和行人/自行车指示器输出。

24.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括至少一个增强型收发器。

25.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括所述至少一个成像器和所述至少一个增强型收发器之间的至少一个互连部分。

26.如权利要求14中所述的车辆设备自动控制系统，其包括第一图像传感器和第二图像传感器。

27.如权利要求26中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述第一和第二图像传感器通过一个公用互连部分与处理器进行通信。

28.一种成像器，其包括：

一个图像传感器以及至少一个从组中选择的其他器件，该组包括：至少一个控制输出和至少一个低压差分信号收发器，其中所述图像传感器和所述至少一个其他器件在一个共用硅基片上形成。

29.如权利要求28中所述的成像器，其包括至少一个从以下组中选择的附加器件，该组包括：至少一个温度传感器，至少一个暗像素，至少一个保护像素，至少一个调压器，至少一个图像传感器逻辑控制电路，以及至少一个模数转换器。

30.如权利要求28中所述的成像器，其包括一种光谱滤波材料，紧邻所述图像传感器内至少一部分像素，这样仅使那些具有期望波长的光射线能投射到指定光谱滤波后的像素上。

31.如权利要求28中所述的成像器，其中所述图像传感器包括144列和176行像素。

32.如权利要求31中所述的成像器，其中所述图像传感器还包括4行和4列保护像素包围着所述144列和176行像素。

33.如权利要求32中所述的成像器，其中所述图像传感器在所述4列保护像素的外边缘还包括4列暗像素。

34.如权利要求33中所述的成像器，其还包括用于确定温度传感器特性的4列像素。

35.如权利要求34中所述的成像器，其中所述温度传感器特性使用类似于像素数据的格式从成像器中读出相关的列像素。

36.一种增强型收发器，其包括：

构成在共用硅基片上的至少一个低压差分信号收发器和至少一个存储器，与成像器进行通信。

37.如权利要求36中所述的增强型收发器，其还包括至少一个从以下组中选择的附加设备，该组包括：数据输入逻辑模块，处理器接口逻辑模块，环路模式和旁路模式。

38.如权利要求36中所述的增强型收发器，其中所述至少一个双端口存储器包含大于32,000字节。

39.如权利要求36中所述的增强型收发器，其中所述至少一个双端口存储器包括8位结构。

40.一种成像板互连部分，其包括：

至少一个低压差分信号收发器，其中互连部分能够工作在至少一兆波特，而不会产生不需要的电磁干扰。

41.如权利要求40中所述的成像板互连部分，其还用于把多于一个图像传感器连接到至少一个处理器。

42.一种车辆设备自动控制系统，其包括：

增强型收发器包括至少一个低压差分信号收发器和至少一个存储器，与成像器进行通信。

43.如权利要求42中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述至少一个低压差分信号收发器和所述至少一个双端口存储器在一个共用硅基片上形成。

44.如权利要求42中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括一个成像器，所述成像器包括一个图像传感器和至少一个从以下组中选择的其他器件，该组包括：至少一个温度传感器，至少一个控制输出和至少一个低压差分信号收发器。

45.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述图像传感器和所述至少一个其他器件在共用硅基片上形成。

46.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其用于自动控制至少一种从以下组中选择的设备，该组包括：外部照明，湿度传感器，风挡刮水器，除雾器，车道偏移警告，事故避免系统，事故重建系统，自适应巡航控制系统，安全系统，所有者检测系统，座舱监控系统，后视系统和盲点视觉系统。

47.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括至少一个从以下组中选择的设备，该组包括：电光镜器件，电光镜器件驱动电路，车辆总线接口，处理器，信息显示驱动器，远程通信收发器，车库门开启机构，罗盘传感器，罗盘，信息显示屏，罗盘方位显示屏，温度显示屏，环境光传感器，眩光传感器，操作接口，指示器和麦克风。

48.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述成像器还包括至少一个从以下组中选择的附加器件，该组包括：至少一个调压器，至少一个图像传感器逻辑控制电路，以及至少一个模数转换器。

49.如权利要求48中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述图像传感器和所述至少一个其他器件在一个共用硅基片上形成。

50.如权利要求48中所述的车辆设备自动控制系统，其用于自动控制至少一种从以下组中选择的设备，该组包括：外部照明，湿度传感器，风挡刮水器，除雾器，车道偏移警告，事故避免系统，事故重建系统，自适应巡航控制系统，安全系统，所有者检测系统，座舱监控系统，后视系统和盲点视觉系统。

51.如权利要求48中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括至少一个从以下组中选择的设备，该组包括：电光镜器件，电光镜器件驱动电路，车辆总线接口，处理器，信息显示驱动器，远程通信收发器，车库门开启机构，罗盘传感器，罗盘，信息显示屏，罗盘方位显示屏，温度显示屏，环境光传感器，眩光传感器，操作接口，指示器和麦克风。

52.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括具有至少一个从以下组中选择的输入的处理器，该组包括：偏驶传感器输入，俯仰传感器输入，转向传感器输入，环境光传感器输入，眩光传感器输入，罗盘方位输入，速度输入，自动/关/开输入，行人/自行车超驰输入，手动调光开关输入

53.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括具有至少一个从以下组中选择的输出的处理器，该组包括：外部照明输出，风挡刮水器输出，除雾器输出，外部照明状态指示器输出，信息显示输出，信息显示驱动器输出，电光镜器件输出和行人/自行车指示器输出。

54.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括至少一个增强型收发器。

55.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其还包括所述至少一个成像器和所述至少一个增强型收发器之间的至少一个互连部分。

56.如权利要求44中所述的车辆设备自动控制系统，其包括第一图像传感器和第二图像传感器。

57.如权利要求26中所述的车辆设备自动控制系统，其中所述第一和第二图像传感器通过一个公用互连部分与处理器进行通信。

58.一种视觉系统，其包括：

至少一个成像器，其包括在共用硅基片上构成的至少一个图像传感器和至少一个低压差分信号收发器；

至少一个处理器；以及

至少一个增强型收发器，其连接了所述至少一个成像器和所述至少一个处理器。

59.如权利要求58中所述的视觉系统，所述成像器还包括至少一个输出端。

60.如权利要求59中所述的视觉系统，其中所述至少一个输出端用于连接辅助光源。

61.如权利要求59中所述的视觉系统，其中所述至少一个输出端用于连接成像器加热器。

62.如权利要求61中所述的视觉系统，其中所述至少一个输出端用于自动运行成像器加热器起到温度传感器的作用。

63.如权利要求58中所述的视觉系统，所述处理器有至少一个从以下组中选择的输出，该组包括：外部照明输出，风挡刮水器输出，除雾器输出，外部照明状态指示器输出，信息显示输出，信息显示驱动器输出，电光镜器件输出和行人/自行车指示器输出。

64.如权利要求58中所述的视觉系统，其中所述至少一个增强型收发器包括具有至少两个读取地址的至少一个存储器，且所述至少一个处理器能访问至少两幅图像的一部分。

65.如权利要求58中所述的视觉系统，其中所述至少一个成像器响应一个命令指令，获取至少两幅图像。

66.如权利要求61中所述的视觉系统，其中所述至少一个增强型收发器包括具有至少两个读取地址的至少一个存储器，且所述至少一个处理器能访问至少两幅图像的一部分。

67.如权利要求58中所述的视觉系统，所述至少一个增强型收发器用于把命令指令从所述至少一个处理器传送到所述至少一个成像器。

68.如权利要求58中所述的视觉系统，所述至少一个增强型收发器用于把图像数据从所述至少一个成像器传送到所述至少一个处理器。

69.如权利要求58中所述的视觉系统，其中所述成像器响应一个命令指令，传送第一累积时间内的第一幅图像以及第二累积时间内的第二幅图像。

70.如权利要求65中所述的视觉系统，其中所述第一幅图像包含第一个光谱滤波后的部分，且所述第二幅图像包含第二个光谱滤波后的部分。

71.如权利要求66中所述的视觉系统，其中所述处理器读取所述第一个光谱滤波后的部分中一行的第一个像素，然后读取所述第二个光谱滤波后部分相应行的相应第二个像素。

72.如权利要求68中所述的视觉系统，其中所述处理器还用于读取所述第一和第二光谱滤波后部分的一整行像素，依序读出第一幅图像的一个像素，然后读第二幅图像的一个像素。

73.如权利要求69中所述的视觉系统，其中所述处理器还用于读取不位于第一个光谱滤波后部分内的所述第一幅图像中一行的第一个像素，然后读取不位于第二个光谱滤波后部分内的所述第二幅图像中第二行的相应像素。

Images