CN104462013A - 一种光学三维传感专用asic芯片系统 - Google Patents

一种光学三维传感专用asic芯片系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学三维传感专用ASIC芯片系统，包括DEPTH ENGINE模块、REGISTER PROCESSOR模块、控制器模块、寄存器模块、RGB CMOS驱动模块、IR CMOS驱动模块、AXI总线接口模块、APB总线接口模块、AXI/APB桥模块、Flash存储驱动模块和DDR3存储驱动模块；当处理非光学三维数据时，控制器模块发出指令以便接通外部Flash存储器，用以处理非光学三维数据。当处理光学三维数据时，控制器模块发出指令以便同时接通外部Flash存储器和外部DDR3存储器，用以处理光学三维数据，以便快速处理高精度的光学三维数据，处理获得的光学三维深度图像的分辨率高且延迟短。

Description

一种光学三维传感专用ASIC芯片系统
技术领域
本发明涉及光学三维传感技术领域，尤其涉及一种光学三维传感专用ASIC芯片系统。
背景技术
一般的光学三维传感器用ASIC芯片系统，通常只与一个外部的FLASH存储器连接。一个FLASH存储器的使用导致传统的光学三维传感器用ASIC芯片系统处理图像的分辨率和每分钟处理图像的帧数较低，只能较好的满足处理低精度的光学数据的需求。一旦需要处理高精度的光学三维数据，传统的光学三维传感器用ASIC芯片系统与FLASH存储器之间的数据传输速度较慢，直接导致处理获得的光学三维深度图像的分辨率较低，延迟较大。
发明内容
本发明的目的在于提出一种光学三维传感专用ASIC芯片系统，能快速处理高精度的光学三维数据，处理获得的光学三维深度图像的分辨率高且延迟短。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种光学三维传感专用ASIC芯片系统，包括DEPTH ENGINE模块、REGISTERPROCESSOR模块、控制器模块、寄存器模块、RGB CMOS驱动模块、IR CMOS驱动模块、AXI总线接口模块、APB总线接口模块、AXI/APB桥模块和外部存储驱动模块；
所述DEPTH ENGINE模块的信号输入端和IR CMOS驱动模块连接，所述DEPTHENGINE模块的控制信号端和控制器模块连接，所述DEPTH ENGINE模块的数据端和AXI总线接口模块连接，所述REGISTER PROCESSOR模块的信号输入端和RGBCMOS驱动模块连接，所述REGISTER PROCESSOR模块的控制信号端和控制器模块连接，所述控制器模块还分别与寄存器模块、AXI总线接口模块连接，所述寄存器模块还和AXI总线接口模块连接，所述AXI总线接口模块通过AXI/APB桥模块与APB总线接口模块连接，所述RGB CMOS驱动模块还分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接，所述IR CMOS驱动模块还分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接，所述外部存储驱动模块分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接；
所述外部存储驱动模块包括与外部Flash存储器连接的Flash存储驱动模块、与外部DDR3存储器连接的DDR3存储驱动模块；当处理光学三维数据时，控制器模块发出第一指令以便同时接通外部Flash存储器和Flash存储驱动模块的连接、外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接，用以处理光学三维数据；当处理非光学三维数据时，控制器模块发出第二指令以便接通外部Flash存储器和Flash存储驱动模块的连接，用以处理非光学三维数据，并断开外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接。
其中，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括开关模块，所述开关模块和控制器模块连接，当开关模块通过开关器件闭合或通过控制器模块发出第三指令闭合，则接通外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接，当开关模块通过开关器件断开或通过控制器模块发出第四指令断开，则断开外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接。
其中，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括I2S接口模块，所述I2S接口模块的信号输入端与外部的音频传感器连接，所述I2S接口模块的信号输出端分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接。
其中，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括USB接口模块，所述USB接口模块的数据输入端与AXI总线接口模块连接，所述USB接口模块的数据输出端和外部的图像处理器连接。
其中，所述USB接口模块包括USB3.0控制器模块和USB接口，所述USB3.0控制器模块和USB接口连接。
其中，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括电源管理模块，所述电源管理模块和APB总线接口模块连接。
其中，所述RGB CMOS驱动模块包括RGB CMOS接口，所述IR CMOS驱动模块包括IR CMOS接口，所述Flash存储驱动模块包括Flash接口，所述DDR3存储驱动模块包括DDR3接口。
本发明的有益效果在于：一种光学三维传感专用ASIC芯片系统，包括DEPTH ENGINE模块、REGISTER PROCESSOR模块、控制器模块、寄存器模块、RGBCMOS驱动模块、IR CMOS驱动模块、AXI总线接口模块、APB总线接口模块、AXI/APB桥模块和外部存储驱动模块；所述外部存储驱动模块包括与外部Flash存储器连接的Flash存储驱动模块、与外部DDR3存储器连接的DDR3存储驱动模块；当处理光学三维数据时，控制器模块发出第一指令以便同时接通外部Flash存储器和Flash存储驱动模块的连接、外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接，用以处理光学三维数据；当处理非光学三维数据时，控制器模块发出第二指令以便接通外部Flash存储器和Flash存储驱动模块的连接，用以处理非光学三维数据，并断开外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接。可见，该光学三维传感专用ASIC芯片系统，在处理光学三维数据时，同时与外部的Flash存储器和DDR3存储器连接，以便快速处理高精度的光学三维数据，处理获得的光学三维深度图像的分辨率高且延迟短。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的光学三维传感专用ASIC芯片系统第一个实施例的结构方框图。
图2是本发明提供的光学三维传感专用ASIC芯片系统第二个实施例的结构方框图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，其是本发明提供的光学三维传感专用ASIC芯片系统第一个实施例的结构方框图，该光学三维传感专用ASIC芯片系统可应用于各类光学三维传感器。
一种光学三维传感专用ASIC芯片系统，包括DEPTH ENGINE模块、REGISTERPROCESSOR模块、控制器模块、寄存器模块、RGB CMOS驱动模块、IR CMOS驱动模块、AXI总线接口模块、APB总线接口模块、AXI/APB桥模块和外部存储驱动模块；
所述DEPTH ENGINE模块的信号输入端和IR CMOS驱动模块连接，所述DEPTHENGINE模块的控制信号端和控制器模块连接，所述DEPTH ENGINE模块的数据端和AXI总线接口模块连接，所述REGISTER PROCESSOR模块的信号输入端和RGBCMOS驱动模块连接，所述REGISTER PROCESSOR模块的控制信号端和控制器模块连接，所述控制器模块还分别与寄存器模块、AXI总线接口模块连接，所述寄存器模块还和AXI总线接口模块连接，所述AXI总线接口模块通过AXI/APB桥模块与APB总线接口模块连接，所述RGB CMOS驱动模块还分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接，所述IR CMOS驱动模块还分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接，所述外部存储驱动模块分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接；
所述外部存储驱动模块包括与外部Flash存储器连接的Flash存储驱动模块、与外部DDR3存储器连接的DDR3存储驱动模块；当处理光学三维数据时，控制器模块发出第一指令以便同时接通外部Flash存储器和Flash存储驱动模块的连接、外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接，用以处理光学三维数据；当处理非光学三维数据时，控制器模块发出第二指令以便接通外部Flash存储器和Flash存储驱动模块的连接，用以处理非光学三维数据，并断开外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接。
所述DEPTH ENGINE模块为深度引擎电路，所述REGISTER PROCESSOR模块为处理缓存电路，所述RGB CMOS驱动模块为红绿蓝感光传感器驱动电路，所述IR CMOS驱动模块为红外感光传感器驱动电路，所述AXI总线接口模块为符合AXI总线协议的AXI接口电路，所述APB总线接口模块为符合APB总线协议的APB接口电路，所述AXI/APB桥模块为AXI总线协议和APB总线协议相互转换的AXI/APB桥模块。上述各种电路，本领域技术人员可以根据公知常识，在本技术方案的技术背景下，选用不同的电路连接方式和不同参数的元器件以实现各电路对应的功能，此处不再举例赘述。
所述RGB CMOS驱动模块的信号输入端与外部的彩色摄像机连接。所述IRCMOS驱动模块的信号输入端与外部的红外摄像机连接。
本发明提供的光学三维传感专用ASIC芯片系统，在在处理光学三维数据时，同时与外部的Flash存储器和DDR3存储器连接，以便快速处理高精度的光学三维数据，处理获得的光学三维深度图像的分辨率高且延迟短。
请参考图2，其是本发明提供的光学三维传感专用ASIC芯片系统第二个实施例的结构方框图。该光学三维传感专用ASIC芯片系统第二个实施例相对于光学三维传感专用ASIC芯片系统第一个实施例增加了开关模块、I2S接口模块、USB接口模块和电源管理模块。
其中，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括开关模块，所述开关模块和控制器模块连接，当开关模块通过开关器件闭合或通过控制器模块发出第三指令闭合，则接通外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接，当开关模块通过开关器件断开或通过控制器模块发出第四指令断开，则断开外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接。
所述开关模块可以配合软开关、如程序指令或硬开关，如单刀双掷开关器件使用，以实现开关模块闭合或断开的效果，具体形式根据实际应用的场合确定。
其中，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括I2S接口模块，所述I2S接口模块的信号输入端与外部的音频传感器连接，所述I2S接口模块的信号输出端分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接。
I2S接口模块即集成电路内置音频总线电路，是为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，该总线采用了沿独立的导线传输时钟与数据信号的设计，通过将数据和时钟信号分离，避免了因时差诱发的失真，专责于音频设备之间的数据传输。I2S接口模块有3个主要信号，分别为：
1.串行时钟SCLK，也叫位时钟(BCLK)，即对应数字音频的每一位数据，SCLK都有1个脉冲。SCLK的频率＝2×采样频率×采样位数。
2.帧时钟LRCK，(也称WS)，用于切换左右声道的数据。LRCK为“1”表示正在传输的是右声道的数据，为“0”则表示正在传输的是左声道的数据。LRCK的频率等于采样频率。
3.串行数据SDATA，就是用二进制补码表示的音频数据。
其中，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括USB接口模块，所述USB接口模块的数据输入端与AXI总线接口模块连接，所述USB接口模块的数据输出端和外部的图像处理器连接。
其中，所述USB接口模块包括USB3.0控制器模块和USB接口，所述USB3.0控制器模块和USB接口连接。
USB接口模块是通用串行总线电路，是一种快速、双向、可同步传输、廉价并可进行热拔插的串行接口电路。USB接口模块使用方便，可以连接多个不同的设备。USB3.0控制器模块需要两个信道的新实体层来为数据传输分流，以达到预期的高速率，所采用的封包路由(Packet-routing)技术，将只在终端设备需要传送数据传输时才允许数据传输。该规格支持单设备的多个数据流，并可为每个数据流保留各自的优先权。
其中，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括电源管理模块，所述电源管理模块和APB总线接口模块连接。
电源管理模块主要负责识别待供电电路的供电幅值，以便产生相应的短矩波推动后级电路进行功率输出。常用电源管理芯片有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等型号。
其中，所述RGB CMOS驱动模块包括RGB CMOS接口，所述IR CMOS驱动模块包括IR CMOS接口，所述Flash存储驱动模块包括Flash接口，所述DDR3存储驱动模块包括DDR3接口。
上述RGB CMOS接口、IR CMOS接口、Flash接口和DDR3接口皆集成于光学三维传感专用ASIC芯片系统的硬件结构上现，体积小巧。
本发明提供的光学三维传感专用ASIC芯片系统，提高了处理图像的分辨率，以及每分钟处理图片的帧数，提高了光学三维传感专用ASIC芯片系统处理获得的深度图像分辨率，缩小了延迟时间，实现了精准的实时光学的实时三维传感。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种光学三维传感专用ASIC芯片系统，其特征在于：包括DEPTHENGINE模块、REGISTER PROCESSOR模块、控制器模块、寄存器模块、RGB CMOS驱动模块、IR CMOS驱动模块、AXI总线接口模块、APB总线接口模块、AXI/APB桥模块和外部存储驱动模块；
所述DEPTH ENGINE模块的信号输入端和IR CMOS驱动模块连接，所述DEPTHENGINE模块的控制信号端和控制器模块连接，所述DEPTH ENGINE模块的数据端和AXI总线接口模块连接，所述REGISTER PROCESSOR模块的信号输入端和RGB CMOS驱动模块连接，所述REGISTER PROCESSOR模块的控制信号端和控制器模块连接，所述控制器模块还分别与寄存器模块、AXI总线接口模块连接，所述寄存器模块还和AXI总线接口模块连接，所述AXI总线接口模块通过AXI/APB桥模块与APB总线接口模块连接，所述RGB CMOS驱动模块还分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接，所述IR CMOS驱动模块还分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接，所述外部存储驱动模块分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接；
所述外部存储驱动模块包括与外部Flash存储器连接的Flash存储驱动模块、与外部DDR3存储器连接的DDR3存储驱动模块；当处理光学三维数据时，控制器模块发出第一指令以便同时接通外部Flash存储器和Flash存储驱动模块的连接、外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接，用以处理光学三维数据；当处理非光学三维数据时，控制器模块发出第二指令以便接通外部Flash存储器和Flash存储驱动模块的连接，用以处理非光学三维数据，并断开外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接。
2.根据权利要求1所述的光学三维传感专用ASIC芯片系统，其特征在于，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括开关模块，所述开关模块和控制器模块连接，当开关模块通过开关器件闭合或通过控制器模块发出第三指令闭合，则接通外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接，当开关模块通过开关器件断开或通过控制器模块发出第四指令断开，则断开外部DDR3存储器和DDR3存储驱动模块的连接。
3.根据权利要求1所述的光学三维传感专用ASIC芯片系统，其特征在于，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括I2S接口模块，所述I2S接口模块的信号输入端与外部的音频传感器连接，所述I2S接口模块的信号输出端分别与AXI总线接口模块、APB总线接口模块连接。
4.根据权利要求1所述的光学三维传感专用ASIC芯片系统，其特征在于，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括USB接口模块，所述USB接口模块的数据输入端与AXI总线接口模块连接，所述USB接口模块的数据输出端和外部的图像处理器连接。
5.根据权利要求4所述的光学三维传感专用ASIC芯片系统，其特征在于，所述USB接口模块包括USB3.0控制器模块和USB接口，所述USB3.0控制器模块和USB接口连接。
6.根据权利要求1所述的光学三维传感专用ASIC芯片系统，其特征在于，所述光学三维传感专用ASIC芯片系统还包括电源管理模块，所述电源管理模块和APB总线接口模块连接。
7.根据权利要求1所述的光学三维传感专用ASIC芯片系统，其特征在于，所述RGB CMOS驱动模块包括RGB CMOS接口，所述IR CMOS驱动模块包括IR CMOS接口，所述Flash存储驱动模块包括Flash接口，所述DDR3存储驱动模块包括DDR3接口。
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