CN102402413A - 和影像传感器通讯的电子系统、控制器及控制方法 - Google Patents

和影像传感器通讯的电子系统、控制器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种和影像传感器通讯的电子系统、控制器及控制方法。其中，所述电子系统包括：串行输入/输出接口、第二输入/输出接口和第一控制器，所述控制器通过所述串行输入/输出接口耦合至所述影像传感器且通过所述第二输入/输出接口耦合至计算机的信号处理器，所述控制器用于传输所述影像传感器获取的影像输入数据至所述信号处理器，其中所述信号处理器用于处理所述影像输入数据。本发明获得的视频质量和实时性更好，且包含该影像传感器的摄像头更稳定、更小。

Description

和影像传感器通讯的电子系统、控制器及控制方法
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其是涉及一种和影像传感器通讯的电子系统、控制计算机和影像传感器之间的数据传输的控制器及控制方法。
背景技术
摄像头是连接至计算机或计算机网络的影像捕捉设备。摄像头有很多用途，例如电话会议、记录视频文件。图1是摄像头的传统应用100。摄像头110包括影像传感器112和信号处理器，例如数字信号处理器(digital signal processor，DSP)芯片116。影像传感器112通过并行视频接口114耦合至DSP芯片116。DSP芯片116处理影像传感器112获取的输入影像数据。通常，通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)用于摄像头110和计算机的主板130之间的数据传输。线150传输DSP芯片116输出的处理过的数据至主板130的USB端口132，数据还会被传输至主板130的CPU 134。
然而，并行视频接口114和USB的带宽都有限制。所以，一些应用场合的视频质量要求和实时要求，例如视频电话会议，不能被满足。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种和影像传感器通讯的电子系统、控制计算机和影像传感器之间的数据传输的控制器及控制方法，能提高获得的视频质量和实时性。此外，包含该影像传感器的摄像头更稳定、更小。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种和影像传感器通讯的电子系统，包括：串行输入/输出接口、第二输入/输出接口和第一控制器，所述控制器通过所述串行输入/输出接口耦合至所述影像传感器且通过所述第二输入/输出接口耦合至计算机的信号处理器，所述控制器用于传输所述影像传感器获取的影像输入数据至所述信号处理器，其中所述信号处理器用于处理所述影像输入数据。
本发明所述的和影像传感器通讯的电子系统，所述串行输入/输出接口从一组移动产业处理器接口MIPI和标准移动电话图像体系规范SMIA中选择。
本发明所述的和影像传感器通讯的电子系统，所述第二输入/输出接口包括外设组件互连标准PCIe接口。
本发明所述的和影像传感器通讯的电子系统，所述第一控制器嵌入所述计算机的主板上的芯片中。
本发明所述的和影像传感器通讯的电子系统，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和媒体卡之间传输数据。
本发明所述的和影像传感器通讯的电子系统，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和安全数字卡之间传输数据。
本发明所述的和影像传感器通讯的电子系统，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和符合IEEE1394接口的卡之间传输数据。
本发明所述的和影像传感器通讯的电子系统，所述控制器集成在所述计算机的主板的芯片组上。
本发明所述的和影像传感器通讯的电子系统，所述信号处理器执行应用软件，以处理所述影像输入数据和将处理过的影像输入数据显示所述计算机的显示设备上。
本发明还提供了一种控制器，用于控制计算机和影像传感器之间的数据传输，该控制器包括：寄存器，用于存储所述计算机发送的控制信息；以及核，通过带宽比USB 2.0高的串行输入/输出接口耦合至所述影像传感器，其中若所述控制信息要求所述影像传感器获取的输入影像数据从所述影像传感器传输至所述计算机，所述核用于完成所述计算机与所述影像传感器的通讯，其中所述计算机的信号处理器用于处理所述输入影像数据。
本发明所述的控制器，所述串行输入/输出接口从一组移动产业处理器接口MIPI和标准移动电话图像体系规范SMIA中选择。
本发明所述的控制器，所述核通过外设组件互连标准PCIe接口提供所述输入影像数据至所述计算机。
本发明所述的控制器，所述控制器嵌入所述计算机的主板上的芯片中。
本发明所述的控制器，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和媒体卡之间传输数据。
本发明所述的控制器，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和安全数字卡之间传输数据。
本发明所述的控制器，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和符合IEEE 1394接口的卡之间传输数据。
本发明所述的控制器，所述控制器集成在所述计算机的主板的芯片组上。
本发明所述的控制器，所述信号处理器执行应用软件，以处理所述影像输入数据和将处理过的影像输入数据显示在所述计算机的显示设备上。
本发明进一步提供了一种控制计算机和影像传感器之间数据传输的方法，该方法至少包括下列步骤：通过带宽比USB 2.0高的串行输入/输出接口传输所述影像传感器获取的影像输入数据至控制器；所述控制器通过第二输入/输出接口传输所述影像输入数据至所述计算机的信号处理器；以及所述信号处理器处理所述影像输入数据。
本发明所述的控制计算机和影像传感器之间数据传输的方法，所述第二输入/输出接口包括外设组件互连标准PCIe接口。
本发明所述的控制计算机和影像传感器之间数据传输的方法，所述串行输入/输出接口从一组移动产业处理器接口MIPI和标准移动电话图像体系规范SMIA中选择。
与现有技术相比，本发明获得的视频质量和实时性更好。其中，由于摄像头不包括DSP芯片，摄像头中的影像传感器获取的影像输入数据被发送至计算机系统中的信号处理器进行处理。这样，摄像头可以更小，若摄像头是放置在计算机系统中，计算机系统可以更小。此外，由于摄像头不受到DSP芯片的影响，摄像头更稳定和视频质量更好。
附图说明
图1是摄像头的传统应用。
图2是根据本发明的一个实施例的数据传输系统。
图3是根据本发明的一个实施例的数据传输系统。
图4是根据本发明的一个实施例的数据传输系统中数据传输的流程图。
图5是根据本发明的另一个实施例的数据传输系统。
图6是根据本发明的另一个实施例的数据传输系统。
图7是根据本发明的一个实施例的控制数据传输的方法的流程图。
具体实施方式
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
虽然本发明将结合以下实施例进行阐述，但应理解为这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖由所附权利要求所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。
此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供针对本发明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图2是根据本发明的一个实施例的数据传输系统200。在图2的例子中，数据传输系统200包括摄像头210、计算机系统例如台式计算机，笔记本计算机等的主板230和线250。摄像头210包括影像传感器212。主板230包括控制器232、信号处理器例如中央处理器(central processing unit，CPU)234、耦合至控制器232的接口235和237和存储器238。
在一实施例中，控制器232被实施为主板230上的单一芯片。在另一实施例中，控制器232集成在主板230上的芯片组中。在另一实施例中，控制器232嵌入在主板230上的任何一个芯片中。
有利的是，摄像头210不包括处理由影像传感器212获取的影像输入数据的DSP芯片。未处理的影像输入数据通过线250、接口235、控制器232和接口237传输至主板230的存储器238。CPU 234访问存储器238中的数据且为多种目的处理该数据。由于摄像头210不受DSP芯片温度的影响，所以摄像头210更加稳定，视频质量更好。此外，摄像头210可以更小，若摄像头210在计算机系统中，计算机系统也会更小。
在一实施例中，影像传感器212有串行接口。串行接口包括但不仅限于MIPI(移动产业处理器接口，mobile industryprocessor interface)或者SMIA(标准移动电话图像体系规范，standard mobile imaging architecture)。通常，串行接口提供高于USB 2.0的带宽。例如，MIPI接口有较高的带宽和提供约1Gigabits/second/Lane/direction的带宽。接口235和摄像头210的串行接口兼容。换句话说，若影像传感器212有MIPI接口，接口235为MIPI接口。这样，数据以相对较高的数据传输速率在摄像头210和控制器232之间传输。
在一实施例中，接口237包括但不仅限于PCIe(外设组件互连标准，peripheral component interconnect)接口。PCIe为一具有较高的数据传输速率的计算机交互的标准。例如，PCIe连接可以支持高达32个通道和提供有效的约2.5Gigabits/second/Lane/direction的带宽。这样，数据以相对较高的数据传输速率在主板230上的控制器232和存储器238之间传输。所以，一些应用场合，例如视频电话会议，的视频质量要求和实时要求可以被满足。
图3是根据本发明的一个实施例的数据传输系统300。标号和图2相同的部分功能相似。在图3的实施例中，数据传输系统300包括信号处理器例如CPU 234、接口例如接口235和237、控制器232、摄像头210和存储器238。控制器232、接口237和接口235在CPU 234和摄像头210之间传输数据。
接口237在CPU 234和控制器232之间起到输入/输出交互的作用。数据传输系统300中传输的信息包括数据信息和控制信息。在一实施例中，CPU 234通过控制通道376发送控制信息至控制器232。控制信息可以指示摄像头210开始视频捕捉以获取影像数据输入。控制信息可以要求输入的视频流/影像数据从摄像头210传输至CPU 234。控制信息也可以启动传输视频流之前的CPU 234和控制器232的握手。控制器232通过数据通道374从摄像头210传输视频流至存储器238。
在图3的例子中，控制器232包括数据缓冲器342、寄存器344和核346。寄存器344存储来自接口237的控制信息。核346和摄像头210通讯。在一实施例中，核346为微控制器，根据接口235的读时序产生信号(例如，读信号)以完成数据传输。摄像头210接收核346产生的信号，并做出相应的响应。例如，若CPU234启动数据传输读取来自摄像头210的视频流，核346根据来自CPU 234的控制信息产生读信号。相应的，摄像头210传输/提供视频流至核346。数据缓冲器342耦合至核346，缓冲来自核346的视频流和提供视频流给接口237。这样，视频流从摄像头238传输至存储器238。
图4是根据本发明的一个实施例的数据传输系统中数据传输的流程图400。结合图3对图4进行描述。
在一实施例中，CPU 234首先发送控制信息至控制器232要求摄像头210发送视频流。相应的，摄像头210开始捕捉视频和提供视频流给控制器232的核346。在一实施例中，视频流是多个字(word)的形式。核346打包视频流，产生多个包给缓冲器342。缓冲器342缓冲多个包，提供这些包给缓冲例如存储在存储器238中的驱动(图3中未显示)中的缓冲0和缓冲1。该驱动可以为CPU 234执行的计算机可执行的程序以提供视频流给软件。缓冲0和缓冲1缓冲多个包，然后这些包被驱动解包成，例如，多个字。然后，驱动提供多个字给存储器238中的软件(图3中未显示)。在一实施例中，CPU 234执行软件以显示影像在计算机系统的显示设备上。在一实施例中，驱动提供多个字给软件中的帧0或帧1。驱动首先提供字给其中一个帧直到该帧被装满，然后提供字给另一个帧。当一个帧被装满，驱动告知软件显示被装满的帧。这样，帧0和帧1被交替显示。
图5是根据本发明的另一个实施例的数据传输系统500。标号和图3相同的部分功能相似。在图5的例子中，控制器532包括数据缓冲器342、寄存器344、核346和存储器直接访问(directmemory access，DMA)控制器548。有利的是，在没有CPU的参与下，DMA控制器548和存储器238通讯以传输缓冲器342提供的视频流至存储器238。这样，CPU 234的负担可以减轻。
图6是根据本发明的另一个实施例的数据传输系统600。图6中的控制器632和图3中的控制器232相似。在图6的例子中，控制器632嵌入主板230上的芯片630。在一实施例中，芯片630包括多个读卡器例如开放式主机控制接口协议(open hostcontroller interface，OHCI)控制器633、安全数字输入输出(security digital input and output，SDIO)控制器634和媒体(media)控制器635。OHCI控制器633完成符合IEEE(instituteof electrical and electronics engineers)1394接口的卡(图6中未显示)和包括CPU 610和存储器620的主机之间的数据传输。SDIO控制器634完成耦合至芯片630的安全数字卡(securedigital card)和主机的数据传输。Media控制器635完成耦合至芯片630的媒体卡(media card)和主机之间的数据传输。
图7是根据本发明的一个实施例的控制数据传输的方法的流程图700。结合图2对图7进行描述。
在步骤702中，摄像头210中的影像传感器212获取的影像输入数据通过接口235传输至控制器232。接口235包括但不仅限于MIPI(移动产业处理器接口，mobile industry processorinterface)或者SMIA(标准移动电话图像体系规范，standardmobile imaging architecture)。
在步骤704中，控制器232通过接口237传输影像输入数据至CPU 234。控制器通过接口237传输影像输入数据至存储器238。CPU 234读取存储器238以获得影像输入数据。这样，影像输入数据从控制器232传输至CPU 234。在一实施例中，接口237可以包括，但不仅限于，PCIe(外设组件互连标准，peripheralcomponent interconnect)接口。
在步骤706中，CPU 234执行应用软件以处理影像输入数据和显示处理过的影像输入数据在计算机系统的显示设备(图2中未显示)上。
总的来说，在传统的应用中，由于并行接口和USB的带宽限制，一些应用场合的视频质量要求和实时要求不能被满足。而根据本发明的实施例，带有MIPI接口和PCIe接口的控制，例如，可以解决前述问题。此外，摄像头不包括DSP芯片，摄像头中的影像传感器获取的影像输入数据被发送至计算机系统中的信号处理器进行处理。这样，摄像头可以更小，若摄像头是放置在计算机系统中，计算机系统可以更小。此外，由于摄像头不受到DSP芯片的影响，摄像头更稳定且视频质量更好。
上文具体实施方式和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离所附权利要求书所界定的本发明精神和保护范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (21)

1.一种和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述电子系统至少包括：
串行输入/输出接口；
第二输入/输出接口；以及
第一控制器，所述第一控制器通过所述串行输入/输出接口耦合至所述影像传感器且通过所述第二输入/输出接口耦合至计算机的信号处理器，所述第一控制器用于传输所述影像传感器获取的影像输入数据至所述信号处理器，其中所述信号处理器用于处理所述影像输入数据。
2.根据权利要求1所述的和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述串行输入/输出接口从一组移动产业处理器接口MIPI和标准移动电话图像体系规范SMIA中选择。
3.根据权利要求1所述的和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述第二输入/输出接口包括外设组件互连标准PCIe接口。
4.根据权利要求1所述的和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述第一控制器嵌入所述计算机的主板上的芯片中。
5.根据权利要求4所述的和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和媒体卡之间传输数据。
6.根据权利要求4所述的和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和安全数字卡之间传输数据。
7.根据权利要求4所述的和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和符合IEEE1394接口的卡之间传输数据。
8.根据权利要求1所述的和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述控制器集成在所述计算机的主板的芯片组上。
9.根据权利要求1所述的和影像传感器通讯的电子系统，其特征在于，所述信号处理器执行应用软件，以处理所述影像输入数据和将处理过的影像输入数据显示在所述计算机的显示设备上。
10.一种控制器，用于控制计算机和影像传感器之间的数据传输，其特征在于，所述控制器至少包括：
寄存器，用于存储所述计算机发送的控制信息；以及
核，通过带宽比通用串行总线USB2.0高的串行输入/输出接口耦合至所述影像传感器，其中若所述控制信息要求所述影像传感器获取的输入影像数据从所述影像传感器传输至所述计算机，所述核用于完成所述计算机与所述影像传感器的通讯，其中所述计算机的信号处理器用于处理所述输入影像数据。
11.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述串行输入/输出接口从一组移动产业处理器接口MIPI和标准移动电话图像体系规范SMIA中选择。
12.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述核通过外设组件互连标准PCIe接口提供所述输入影像数据至所述计算机。
13.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述控制器嵌入所述计算机的主板上的芯片中。
14.根据权利要求13所述的控制器，其特征在于，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和媒体卡之间传输数据。
15.根据权利要求13所述的控制器，其特征在于，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和安全数字卡之间传输数据。
16.根据权利要求13所述的控制器，其特征在于，所述芯片包括第二控制器，用于在所述信号处理器和符合IEEE 1394接口的卡之间传输数据。
17.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述控制器集成在所述计算机的主板的芯片组上。
18.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述信号处理器执行应用软件，以处理所述影像输入数据和将处理过的影像输入数据显示在所述计算机的显示设备上。
19.一种控制计算机和影像传感器之间数据传输的方法，其特征在于，所述方法至少包括下列步骤：
通过带宽比通用串行总线USB 2.0高的串行输入/输出接口传输所述影像传感器获取的影像输入数据至控制器；
所述控制器通过第二输入/输出接口传输所述影像输入数据至所述计算机的信号处理器；以及
所述信号处理器处理所述影像输入数据。
20.根据权利要求19所述的控制计算机和影像传感器之间数据传输的方法，其特征在于，所述第二输入/输出接口包括外设组件互连标准PCIe接口。
21.根据权利要求19所述的控制计算机和影像传感器之间数据传输的方法，其特征在于，所述串行输入/输出接口从一组移动产业处理器接口MIPI和标准移动电话图像体系规范SMIA中选择。
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