CN211830928U - 一种并行总线长距离传输摄像头数据的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了并行总线长距离传输摄像头数据的装置，包括依次连接的主控板、转接板和摄像头驱动板，主控板包括相连的单片机和主控连接器；所述转接板包括依次连接的缓冲连接器、缓冲驱动器和转接连接器；所述摄像头驱动板包括依次连接的摄像头模组、源端匹配电阻和驱动连接器；摄像头模组包括由外至内设置的保护膜、透镜、音圈电机、蓝玻璃、底座、感光器、导电布、结合板、CPI接口和寄存器，且CPI接口驱动能力通过配置寄存器改变；所述源端匹配电阻对摄像头模组输出的数据进行信号匹配后，再传输给驱动连接器。本实用新型既能使用低成本的单片机实现，也不会显著增加软硬件复杂度。

Description

一种并行总线长距离传输摄像头数据的装置

技术领域

本实用新型属于信号传输领域，具体涉及一种并行总线长距离传输摄像头数据的装置。

背景技术

数字信号在传输过程中由于传输线对信号的衰减和反射、信号间的相互干扰/串扰、电源噪声等因素作用，最终使信号产生扭曲畸变，这时可以说信号在传输过程中被破坏了，变得不完整，信号完整性问题会导致数字信号携带的信息不能正常传输。

现有技术中摄像头模组常见的两种数据输出接口：CSI(CAMERA SERIALINTERFACE，串行数据传输接口)和CPI(CAMERA PARALLEL INTERFACE，并行数据传输接口)，CSI接口与处理器或控制芯片为直接发送串行通讯数据信号；CPI接口与处理器或控制芯片为发送最多14路的单端并行数据信号、VSYNC帧同步信号、HSYNC行同步信号和PCLK参考时钟。

对于CSI接口，由于采用差分信号传输，具有速率高(单通道最高可达到GBPS速率量级)，抗干扰性强的特点，在利用HDMI线材等高速线材传输的情况下，能有数米的有效传输距离。但一般带CSI接口的处理器芯片成本相对较高，单片机等低成本处理器基本不支持CSI接口。

对于CPI接口，最多采用14路并行总线传输数据信号，由于信号完整性的原因，单通道传输速率低(数十MBPS量级)，传输距离短(业界CPI接口的摄像头模组和处理器之间的传输距离不超过20CM)，但单片机等低成本处理器一般支持CPI接口。

对于处理器或控制芯片和摄像头模组之间需要长距离传输数据信号的应用场景，现有技术采用的解决方案有两种：(1)直接利用CSI接口进行长距传输，摄像头模组需要通过高速线材与带CSI接口的处理器或控制芯片互连，进行长距离传输；(2)利用CPI接口，摄像头模组先将并行数据与第一单片机进行短距CPI连接，第一单片机再与第二单片机，即另外一个单片机，进行长距互连，两个单片机之间采用串口或USB等接口方式互连。

对于低成本，长距离，不需要传输高速视频流的应用场景，上述两种方案均存在缺点：(1)方案一的处理器无法使用单片机实现，在低成本应用场景下不具备优势；(2)方案二虽然能使用单片机实现，但是需要使用两片单片机，硬件电路实现和软件开发复杂度显著增加。

实用新型内容

鉴于以上存在的技术问题，本实用新型用于提供一种并行总线长距离传输摄像头数据的装置，采用如下的技术方案：

包括主控板、转接板和摄像头驱动板，其中，

所述主控板、转接板和摄像头驱动板依次连接，所述主控板包括相连的单片机和主控连接器；所述转接板包括依次连接的缓冲连接器、缓冲驱动器和转接连接器；所述摄像头驱动板包括依次连接的摄像头模组、源端匹配电阻和驱动连接器；

所述摄像头模组包括由外至内设置的保护膜、透镜、音圈电机、蓝玻璃、底座、感光器、导电布、结合板、CPI接口和寄存器，且CPI接口驱动能力通过配置寄存器改变；所述源端匹配电阻对摄像头模组输出的数据进行信号匹配后，再传输给驱动连接器；所述缓冲驱动器中继摄像头模组发送的CPI信号，将传输距离加倍；

所述主控连接器与缓冲连接器连接，所述驱动连接器与转接连接器连接。

优选地，所述单片机和主控连接器通过PCB传输线连接。

优选地，所述缓冲驱动器和缓冲连接器通过PCB传输线连接。

优选地，所述缓冲驱动器和转接连接器通过PCB传输线连接。

优选地，所述驱动连接器和源端匹配电阻通过PCB传输线连接。

优选地，所述源端匹配电阻和摄像头模组通过PCB传输线连接。

优选地，所述主控连接器和缓冲连接器通过带阻抗控制的线材连接。

优选地，所述驱动连接器和转接连接器通过带阻抗控制的线材连接。

优选地，所述带阻抗控制的线材包括但不限于FPC排线或HDMI视频线或同轴线缆。

优选地，所述摄像头模组包括Omnivision公司的OV5640模组。

采用本实用新型至少具有如下的有益效果：

1、摄像头模组的驱动能力通过配置寄存器来修改，调整为最大驱动能力，长距传输时信号质量好；

2、PCB传输线和线材都控制50Ω阻抗，有效减小信号反射；

3、设置33Ω源端匹配电阻：因为一般芯片IO口的输出电阻在17Ω左右，源端33Ω，对应输出阻抗50Ω，传输线特性阻抗设置为50Ω，达到阻抗匹配状态，此时信号反射最小，避免数据信号由于反射的原因会有较大的过冲和回冲，甚至落入0.8V-2V的电平不确定区域，导致数据传输错误的问题；

4、设置缓冲驱动器，中继摄像头模组发送的CPI信号，能将传输距离加倍，可根据传输距离的不同要求对缓冲驱动器及转接板进行裁剪。

附图说明

图1为本实用新型实施例的并行总线长距离传输摄像头数据的装置的结构框图；

图2为本实用新型具体实施例的并行总线长距离传输摄像头数据的装置的结构框图；

图3(a)为本实用新型一具体实施例的并行总线长距离传输摄像头数据的装置摄像头模组弱驱动能力的接收端波形图；

图3(b)为本实用新型一具体实施例的并行总线长距离传输摄像头数据的装置摄像头模组强驱动能力的接收端波形图；

图4为本实用新型具体实施例的并行总线长距离传输摄像头数据的装置的PCB传输线及线材带阻抗控制与否的接收端波形对比图；

图5(a)为本实用新型具体实施例的并行总线长距离传输摄像头数据的装置的不设置源端匹配电阻的接收端波形图；

图5(b)为本实用新型具体实施例的并行总线长距离传输摄像头数据的装置的设置源端匹配电阻的接收端波形图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

参见图1、2，本实用新型公开了一种并行总线长距离传输摄像头数据的装置，包括主控板10、转接板20和摄像头驱动板30，其中，

主控板10、转接板20和摄像头驱动板30依次连接，主控板10包括相连的单片机11和主控连接器12；转接板20包括依次连接的缓冲连接器21、缓冲驱动器22和转接连接器23；摄像头驱动板30包括依次连接的摄像头模组31、源端匹配电阻32和驱动连接器33；

摄像头模组31包括由外至内设置的保护膜、透镜、音圈电机、蓝玻璃、底座、感光器、导电布、结合板、CPI接口和寄存器，且CPI接口驱动能力通过配置寄存器改变；源端匹配电阻32对摄像头模组31输出的数据进行信号匹配后，再传输给驱动连接器33；

主控连接器12与缓冲连接器21连接，驱动连接器33与转接连接器23连接。

实施例2

摄像头模组31的CPI接口驱动能力直接影响传输距离，驱动能力越强，长距传输时的信号质量越好，所以应将摄像头模组31的驱动能力调至最大。

摄像头模组31包括Omnivision公司的OV5640模组(但不限定此型号的模组，通用摄像头模组31均可)，其驱动能力可以通过配置寄存器来修改。传输距离，线材等其他条件相同的情况下，弱驱动能力和强驱动能力单片机11接收端的信号波形对比参见图3(a)和(b)，波形1为时钟信号、波形2为数据信号，可以看到，弱驱动能力时，接收端时钟信号质量明显恶化。

实施例3

单片机11和主控连接器12通过PCB传输线连接；缓冲驱动器22和缓冲连接器21通过PCB传输线连接；缓冲驱动器22和转接连接器23通过PCB传输线连接；驱动连接器33和源端匹配电阻32通过PCB传输线连接；源端匹配电阻32和摄像头模组31通过PCB传输线连接，上述PCB传输线均控制50Ω阻抗。

主控连接器12和缓冲连接器21通过带阻抗控制的线材连接；驱动连接器33和转接连接器23通过带阻抗控制的线材连接，具体实施例中亦为带50Ω阻抗控制能力，带阻抗控制的线材包括但不限于FPC排线或HDMI视频线或同轴线缆。

PCB传输线和线材均带50Ω阻抗控制能力的目的是减少信号反射，通过仿真对比PCB传输线及线材阻抗控制和不控制时，对信号质量的影响。参见图4，仿真采用12.5mm的PCB传输线和1米的线材，仿真速率21Mbps，波形3为PCB传输线和线材均不带50Ω阻抗控制能力，波形4为PCB传输线和线材均带50Ω阻抗控制能力，可以看到，波形3的振铃现象比较严重，导致噪声余量显著变小，800mV和2V是接收端芯片的判决电平。

实施例4

在摄像头驱动板30上，靠近摄像头模组31的地方增加33Ω的源端匹配电阻32(数据信号D[0:13],HSYNC,VSYNC,PCLK信号靠近摄像头模组31侧都需要增加)。在其他条件相同的情况下，是否增加33Ω的源端匹配电阻32的波形对比参见图5(a)和(b)，波形1是时钟信号，波形2是数据信号，可以看到，不加源端匹配电阻32，波形2由于反射的原因会有较大的过冲和回冲，甚至落入0.8V-2V的电平不确定区域，导致数据传输错误，增加33Ω的源端匹配电阻32后信号质量显著改善。

实施例5

上述各连接器起到桥接线材和PCB传输线的作用，由于CPI接口最多有17路信号，信号间的串扰也是影响传输距离的重要因素，所以各连接器的pinmap排布需要充分考虑减少信号间串扰。以FPC连接器为具体实施例，建议的pinmap排布参见表1，

表1 pinmap排布表

每根数据信号之间用GND隔离，能显著减小信号间串扰；值得说明的是，表1的pinmap排布并未列出所有信号，如行列同步信号，控制信号，电源等均未列出。

实施例6

缓冲驱动器22设置在转接板20上，外围电路简单，成本低廉。作用是中继摄像头模组31发送的CPI信号，能将传输距离加倍。实际应用中可根据传输距离的不同要求对缓冲驱动器22及转接板20进行裁剪。摄像头模组31发送的CPI信号不加中继至少可传输1米的距离；如果需要传输2米以上的距离，可以增加缓冲驱动器22，将信号进行增强后再传输。具体实施例中，缓冲驱动器22包括但不限于TI公司的SN74LVC16244A芯片。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本实用新型的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (10)

1.一种并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，包括主控板、转接板和摄像头驱动板，其中，

所述主控板、转接板和摄像头驱动板依次连接，所述主控板包括相连的单片机和主控连接器；所述转接板包括依次连接的缓冲连接器、缓冲驱动器和转接连接器；所述摄像头驱动板包括依次连接的摄像头模组、源端匹配电阻和驱动连接器；

所述摄像头模组包括由外至内设置的保护膜、透镜、音圈电机、蓝玻璃、底座、感光器、导电布、结合板、CPI接口和寄存器，且CPI接口驱动能力通过配置寄存器改变；所述源端匹配电阻对摄像头模组输出的数据进行信号匹配后，再传输给驱动连接器；所述缓冲驱动器中继摄像头模组发送的CPI信号，将传输距离加倍；

所述主控连接器与缓冲连接器连接，所述驱动连接器与转接连接器连接。

2.如权利要求1所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述单片机和主控连接器通过PCB传输线连接。

3.如权利要求1所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述缓冲驱动器和缓冲连接器通过PCB传输线连接。

4.如权利要求1所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述缓冲驱动器和转接连接器通过PCB传输线连接。

5.如权利要求1所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述驱动连接器和源端匹配电阻通过PCB传输线连接。

6.如权利要求1所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述源端匹配电阻和摄像头模组通过PCB传输线连接。

7.如权利要求1所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述主控连接器和缓冲连接器通过带阻抗控制的线材连接。

8.如权利要求1所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述驱动连接器和转接连接器通过带阻抗控制的线材连接。

9.如权利要求7或8所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述带阻抗控制的线材包括但不限于FPC排线或HDMI视频线或同轴线缆。

10.如权利要求1所述的并行总线长距离传输摄像头数据的装置，其特征在于，所述摄像头模组包括Omnivision公司的OV5640模组。

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