SE522231C2 - Bildalstringsanordning och timinggenerator - Google Patents

Description

n o ø n no o 522 231 2 (Static Random Access Memory). Dessutom innefattar timinggeneratorn en radstyrningsenhet för generering av en lägre nivås vågform, en ramstyrenhet och en resurs- fördelare (arbitrator). Resursfördelaren styr leveransen av vågformstyrord till radstyrenheten och ramstyrenheten.

Resursfördelarens styrning baseras på signaler som till- handahålls från radstyrenheten respektive ramstyrenheten.

Nämnda signaler är en signal från ramstyrenheten avseende en avslutad ramcykel och signaler från radstyrenheten avseende en avslutad cykel eller en mottagning av nästa radtyp. I grunden genererar systemet en signal i enlighet med ett vågformsstyrord innefattande nivån hos varje timingsignal och ett värde som indikerar antalet cykler detta ord definierar timingsignalernas nivå. När det in- dikerade antalet cykler har behandlats överförs vågforms- styrordet från den efterföljande adressen till styrenhe- ten för definiering av timingsignalerna.

Ovannämnda timinggenerator är mer flexibel än en tillståndsmaskin enligt tidigare känd teknik. I vissa situationer kan emellertid nämnda timinggenerator kräva en stor mängd minne och kan kräva mycket arbete för inställning av vågformsstyrorden.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förbättrat system för generering av timingsignaler.

Detta ändamål uppnås medelst en timinggenerator enligt krav l och medelst en bildalstringsanordning enligt krav 7. Föredragna utföringsformer av uppfinningen anges i de beroende kraven.

Mer specifikt innefattar en timinggenerator för ett bildalstringssystem, enligt en aspekt av uppfinningen: ett programmerbart minne som är anordnat att inne- fatta programinstruktioner för styrning av genereringen av timingsignaler, '1>'::»;<=wa -,:<,»:¿.:; 10 15 20 25 30 35 522 251 3 en timinggeneratorstyrenhet för behandling av programinstruktioner från programminnet, en utsignalstyrenhet, vilken är ansluten till timinggeneratorstyrenheten för mottagning av åtminstone en styrsignal och en utsignalspecifikation, vilken signalspecifikation bestämmer utsignalernas utseende, och vilken utmatningsignalstyrenhet är anordnad att tillhan- dahålla ett flertal utsignaler, och varvid timinggeneratorstyrenheten innefattar en avkodare för avkodning av programinstruktioner från minnet.

Genom att anordna ett programmerbart programminne för lagring av programinstruktioner, en timinggenerator- styrenhet innefattande en programinstruktionsavkodare och en utsignalstyrenhet som svarar på åtminstone en styr- signal och en timingsignalspecifikation, vilka tillhanda- hålls av timinggeneratorstyrenheten, blir timinggenera- torn flexibel och lätt att programmera. I en utförings- form kan avkodaren tolka programinstruktioner och till- handahålla styrsignaler åtminstone till anordningar i timinggeneratorn som skall påverkas av en vid tillfället exekverad programinstruktion. Enligt en utföringsform kan programinstruktionerna vara definierade som sofistikerade styrinstruktioner, vilka i de flesta fall gör programme- ringen lätt. Vidare kan instruktionskoderna t ex tillde- las mnemoteknikkoder (mnemonics) och ett mjukvaruverktyg kan anordnas att konvertera en textfil innefattande ett program skrivet medelst nämnda mnemoteknikkoder till binära programinstruktionsord som kan lagras i en data- fil. som liknar assemblyspråket hos en mikroprocessor. Data- Därigenom kan programmeringen utföras i ett språk filen kan sedan laddas ned till bildalstringssystemet och användas i timinggeneratorn.

Enligt en utföringsform innefattar timinggenerator- styrenheten en stack för lagring av åtminstone en retur- adress till åtminstone en programinstruktion i program- 10 15 20 25 30 35 522 231 nunno- n n 1 n o .- 0- nu »non o q 1 nu 4 minnet, vilken programinstruktion är programinstruktionen som skall exekveras när slutet av en subrutin har nåtts.

Genom att göra det möjligt att använda subrutinhopp, behöver programmet i programminnet endast innefatta en kopia av en procedur eller funktion som används ofta.

Programinstruktioner för subrutinhopp kan sättas in var som helst i exekveringssekvensen hos ett program och så många gånger som den behövs. Detta resulterar i att minne kan sparas, eftersom en ofta använd procedur eller funk- tion endast behöver lagras en gång i programminnet, och i att programmeringen av timinggeneratorn blir enklare, speciellt för komplexa timingsignalsuppsättningar, efter- som en person som programmerar endast behöver skriva subrutinens programinstruktioner en gång istället för att repetera motsvarande funktionalitet på varje plats i programmet där den skall exekveras.

Enligt en utföringsform innefattar timinggenerator- styrenheten en registerbank, vilken registerbank inne- fattar ett register som timinggeneratorn kan läsa och åtminstone ett system externt till timinggeneratorn kan skriva.

Genom att implementera ovannämnda register blir det möjligt att dynamiskt ändra de från timinggeneratorn sända timingsignalernas beteende under exekvering av en process utan avbrytande av nämnda process. Detta möjlig- görs genom att registret är möjligt att skriva från system externa till timinggeneratorn och att registret är lästbart inifrån timinggeneratorn. Genom att hänvisa till registret i en programinstruktion ändras instruktionen dynamiskt så fort värdet hos registret ändras. Denna egenskap kan t ex vara fördelaktig för system som levere- rar frekvent uppdaterade bilder i vilka några parametrar behöver ändras under inhämtandet av en bildsekvens. Några exempel på sådana parametrar är exponeringstiden, antalet bilder som skall sändas per sekund, antal rader i en bild, etc. nnuuno n :vunna 10 15 20 25 30 35 a a v o ao n 522 231 5 Enligt en utföringsform innefattar timinggenerator- styrenheten vidare en registerbank, vilken registerbank innefattar ett register som är läs- och skrivåtkomligt från timinggeneratorn.

Fördelen med att innefatta ett sådant register är att det blir möjligt att implementera utnyttjandet av variabler, loopar som har ett förutbestämt antal cykler, etc, utan att programminnet behöver utnyttjas av timing- generatorstyrenheten för lagring av variablernas data.

Genom att tillhandahålla funktionalitet såsom nämnda loopar och variabler kan systemet bli ytterligare mer flexibelt utan allt för stor påverkan av systemets fysiska storlek.

Vidare, i en utföringsform, innefattar timinggene- ratorn en inmatningssignalsledning för mottagning av en klocksignal för timing av timinggeneratorns drift, vilken klocksignal är synkron med en pixeltimingsignal. Genom timning av timinggeneratorn medelst en timingsignal som är synkron med pixeltimingsignalen blir timinggeneratorn enkel att programmera. Detta beror på att pixeltiming- signalen, innefattande pixelklocksignalcykler, är den mest grundläggande timingsignalen i bildalstringssystemet och en signal som de flesta processer är beroende av.

Sålunda kan en programmerare av timinggeneratorn enligt denna utföringsform programmera timinggeneratorn genom övervägande av antalet multiplar av pixelklocksignal- cykler, d v s timingsignalcyklerna som tidsmässigt styr timinggeneratorn.

För att göra timinggeneratorn liten och billig, enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, görs det programmerbara minnet åtkomligt som endast läsbart för timinggeneratorstyrenheten och av en storlek som är mindre eller lika med 1 kbyte. Programminnets begränsning med avseende på endast läsbar åtkomst av timinggenerator- styrenheten kan resultera i att det inte finns något behov av enheter som håller reda på data som skrivits till minnet och i att minnets storlek endast behöver vara 10 15 20 25 30 35 n o en o .u an. nu: 31.30. Ja." j .z ' :° ' ' u n u u o n n n n u" I fl ' ' ° 'a- s n a.. .. .un o. v v ' ' ' ' " .I u a n n o n I n 0 I I I 1 1 2 . n n n H n n 6 av sådan storlek att det finns plats för program. I vissa applikationer kan det emellertid vara användbart att kunna skriva till timinggeneratorns programminne. Dess- utom är minnet den del av timinggenerator som kräver mest utrymme och genom att begränsa minnets storlek till l kbyte blir timinggeneratorn liten. Trots minnets lilla storlek är det möjligt att implementera komplexa timing- signaler på grund av de ovannämnda egenskaperna.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen åstadkommes en bildalstrande anordning innefattande en bildsensor, en analog bildprocessor, en analog till digital-omvandlare (A/D-omvandlare), och en timinggenerator àstadkommande timingsignaler till bildsensorn, den analoga bildproces- sorn och A/D-omvandlaren, varvid timinggeneratorn mot- svarar vilken som helst av utföringsformerna som är nämnda ovan.

Enligt en utföringsform är åtminstone timinggenera- torns programmerbara programminne, avkodare, utmatning- signalledningsstyrenhet och stack anordnade i en enda integrerad krets. Detta resulterar i att bildalstrings- anordningen och särskilt timinggeneratorn kan bli billig.

Vidare kan sådana bildalstringssystem bli enkla att till- verka på grund av det faktum att det är lättare att mon- tera få kretsar än ett flertal.

Ytterligare omfattning av föreliggande uppfinnings användbarhet kommer att framgå av den detaljerade be- skrivningen nedan. Det skall emellertid förstås att den detaljerade beskrivningen och specifika exempel, vilka indikerar föredragna utföringsformer av uppfinningen, endast är givna som illustration, eftersom olika föränd- ringar och modifieringar inom ramen och tanken för upp- finningen kommer att vara tydliga för fackmän inom området genom den detaljerade beskrivningen.

Kort beskrivning av ritningarna Andra särdrag och fördelar hos föreliggande uppfin- ning kommer att bli tydliga i den följande detaljerade 10 15 20 25 30 35 u v nu u v u: nos øv__uv. ..c. _:- ., . .f v « ~ . . = ä _ _ __" , .. ~ . - . - 1 v I -- n .. - . - ..- n. -o :I g g , q .n n »o I v v u .. u .v .- 7 beskrivningen av en för tillfället föredragen utförings- form, vilken hänvisar till de bifogade ritningarna av vilka Fig 1 är ett schematiskt blockschema över en utfö- ringsform av ett bildalstringssystem, Fig 2 är ett schematiskt blockschema över en utfö- ringsform av timinggeneratorsystemet i fig 1, Fig 3 är ett schematiskt blockschema över en utfö- ringsform av timinggeneratorstyrenheten i fig 2, och Fig 4 är ett schematiskt blockschema över en utfö- ringsform av utsignalstyrenheten i fig 2.

Detaljerade beskrivning av utföringsformer I fig 1 visas delvis ett bildalstringssystem. Ett sådant bildalstringssystem är typiskt implementerat i en videokamera, en övervakningskamera, en stillbildskamera, en nätverkskamera, en webbkamera, etc. Bildalstrings- systemet innefattar företrädesvis en bildsensor 2, en analog bildprocessor 4, en analog till digital-omvandlare (A/D-omvandlare) 6, (DSP) 8, en mikroprocessor 10 och ett timinggeneratorsystem 12. en digital signalprocessor Bildsystemet fångar en bild via reflekterat ljus som definierar bilden. Det reflekterade ljuset fångas före- trädesvis av ett linssystem, visas ej, och leds in på bildsensorn 2, vilken kan vara en laddningskopplad anord- ning (CCD, Charge Coupled Device), eller en bildsensor av CMOS-typ. Bildsensorn 2 styrs medelst ett flertal timing- signaler 14, vilka tillhandahålls av timinggeneratorsys- temet 12. Den erforderliga signalfunktionen över tiden för sådana timingsignaler 14 kan variera mycket för olika bildsensorer, även funktionerna som styrs medelst timing- signalerna 14 kan variera mellan olika bildsensorer, Bilden som fångas av bildsensorn 2 representeras av analoga, elektriska signaler och vidarebefordras till den analoga bildprocessorn 4 när bildsensorn 2 har exponerats för ljuset under en specifik tidsperiod. Funktionen hos sådana analoga bildprocessorer 4 är kända för en fackman 'fn-no n 10 15 20 25 30 35 u. =w=n 522 251 8 inom området. Den analoga bildprocessorn 4 behöver också timingsignaler 16 för att fungera korrekt. Dessa timing- signaler 16 tillhandahålls också av timinggeneratorsyste- met l2. Timingsignalerna 16 som styr den analoga bild- processorn 4 kan också behöva varieras beroende på den analoga bildprocessorns 4 som används i systemet.

När den analoga bildprocessorn 4 har behandlat den analoga representationen av bilden, konverteras bilden till digital information medelst A/D-omvandlaren 6. I de flesta bildalstringssystem behöver även A/D-omvandlaren 6 klockas medelst åtminstone en timingsignal 18. I en utfö- ringsform av uppfinningen utförs sådan klockning medelst timinggeneratorsystemet 12.

Den digitala representationen av den fångade bilden (DSP) 8, vilken också kan behöva timingsignaler 20 som genereras behandlas sedan i en digital signalprocessor av timinggeneratorsystemet 12. Detta beror emellertid ofta på utformningen av bildalstringssystemet.

Den behandlade digitala bilden vidarebefordras sedan till ett system 22 för behandling av den digitala bilden i enlighet med bildalstringssystemets övergripande syfte.

Nämnda behandling kan t ex innefatta kodning av bilden i enlighet med en kodningsstandard, t ex JPEG, MPEG, PAL, för generering av en bild och/eller videofil för lagring i ett externt eller internt minne, eller förberedning av nämnda bilddata för överföring via ett nätverk, t ex ett telefonnätverk, ett datornätverk, ett nätverk för televi- sionssignaler, ett övervakningsnätverk, etc.

I en utföringsform innefattar bildalstringssystemet en mikroprocessor 10 som är anordnad att styra bildalst- ringssystemets övergripande arbete. I enlighet med en utföringsform är mikroprocessorn också anordnad så att den kan tillhandahålla parametrar till timinggenerator- systemet 12 för påverkan av infångandet av bilder.

Timinggeneratorsystemet 12 är anordnat att generera timingsignaler som erfordras av bildalstringssystemet.

Enligt en utföringsform är timinggeneratorsystemet 12 ett 10 15 20 25 30 35 .a us: 522 251 9 programmerbart timinggeneratorsystem i vilket timing- signalernas funktion över tiden är enkla att programmera och ändra. Enligt en specifik utföringsform är timing- signalerna enkla att ändra dynamiskt under infångandet av en bildsekvens.

En utföringsform av timinggeneratorsystemet visas i fig 2. Enligt denna utföringsform innefattar timinggene- ratorsystemet horisontella och vertikala positionsräknare (H/V-räknare) 204, vilka är avsedda att hålla reda på koordinaterna för den pixel i bildsensorn som behandlas för tillfället, en pixelklockgenerator 206, vilken är avsedd att tillhandahålla timingsignaler med hög frek- vens, ett programmerbart programminne 220, en timinggene- ratorstyrenhet 222, och en utsignalstyrenhet 236. I en utföringsform kan timinggeneratorsystemet vara implemen- (IC). delar av timinggeneratorsystemet implementeras separat terat i en integrerad krets Emellertid kan vissa från en sådan IC.

Enligt en utföringsform tar pixelklockgeneratorn 206 emot en klocksignal med hög frekvens från en kristall och genererar, från denna klocksignal med hög frekvens, ti- mingsignaler med hög frekvens för bildalstringssystemet, t ex tillhandahåller den en timingsignal 208 med pixel- klockfrekvens till timinggeneratorn 202 för klockning av behandlingen i timinggeneratorn 202 och den tillhandahål- ler timingsignaler av pixelklockfrekvens till bildsyste- mets bildsensor.

Dessutom kan pixelklockgeneratorn 206 tillhandahålla timingsignaler med en pixelklockcykel till andra anord- ningar än timinggeneratorn 202 och bildsensorn. Pixel- klockgeneratorn 206 kan t ex tillhandahålla en utsignal med pixelklockfrekvens till bildsensorn, som horisontell CCD-drivning eller motsvarande signal, till timinggenera- torn 202, en sampla och håll-puls (Sample and Hold Pulse) till den analoga bildprocessorn, en klocksignal till A/D- etC. omvandlaren, 10 15 20 25 30 35 . : c a nu a 522 231 ”- n. 10 Pixelklockgeneratorn 206 genererar de mest grund- läggande timingsignalerna på vilka andra mer avancerade timingsignaler kan baseras. Genom att basera behandlings- cyklerna hos timinggeneratorn på pixelklocksignalcykeln blir det enkelt att programmera utsignalerna som funktio- ner av antingen pixelklocksignalcykeln eller exekverings- cykeln hos programmet.

Utöver de ovan nämnda kan pixelklockgeneratorn 206 ta emot en timingsignal från utsignalstyrenheten 236. En sådan signal är anordnad att styra utmatningen av vissa timingsignaler från pixelklockgeneratorn 206. Till exem- pel kan styrsignalen agera som en grindsignal och sålunda stoppa de styrda signalerna från att nå sin destination eller låta de styrda signalerna passera igenom till deras destinationer.

Nämnda H/V-räknare 204 är en uppsättning räknare anordnade att räkna klockcykler för att hålla reda på den för tillfället hanterade pixelns x-koordinat och y-koor- dinat och förse timinggeneratorn 202 med denna informa- tion. För att hantera detta tar nämnda H/V-räknare 204 emot åtminstone en timingsignal från pixelklockan, timingsignalen motsvarar signalen som klockar behand- lingen av varje pixel, d V s pixelklocka. Vidare utnytt- jar nämnda H/V-räknare 204 register i vilka mikroproces- sorn lagrar ett värde som indikerar antalet pixlar som skall tolkas som en rad hos en bild och ett värde som indikerar antalet rader som skall tolkas som en bildruta.

Informationen i dessa register och timingsignalen som tagits emot från pixelklockgeneratorn 206 utnyttjas sedan för att förmå räknarna att hålla reda på x-koordinaten och y-koordinaten som för tillfället hanteras av bild- alstringssystemet. Till exempel räknar en x-koordinat- räknare varje timingcykel från pixelklockgeneratorn 206 och återställs den när den har räknat ett antal pixlar som motsvarar det lagrade värdet som indikerar antalet pixlar i en rad. Denna återställningssignal triggar också en y-koordinaträknare, vilken återställs när den har 10 15 20 25 30 35 u u n n .c 522 231 ll räknat ett antal rader som motsvarar det lagrade värdet som indikerar antalet rader i en bildruta. Räknaren kan också vara implementerad för räkning av y-koordinater på det vis som x-koordinaterna räknas i exemplet ovan och att räkna x-koordinater på det vis som y-koordinaterna räknas ovan. I ett sådant fall indikerar värdet som indikerade antalet pixlar i en rad istället antalet pixlar i en kolumn.

I en utföringsform räknar H/V-räknaren 204 alla klockcykler, der, d v s den period där ingen pixeldata matas ut från även de som inträffar under blankningsperio- bildsensorn.

Det programmerbara programminnet 220 är anordnat att lagra programinstruktionerna som styr timinggeneratorn och dess utsignaler. Det programmerbara programminnet 220 är anordnat att programmeras från en extern källa, t ex en extern dator som ansluter till bildalstringsanord- ningen eller mikroprocessorn i bildalstringsanordningen.

I en utföringsform tillhandahåller mikroprocessorn ett program till programminnet under initieringen av bild- alstringssystemet. Programmet kan också tillhandahållas från mikroprocessorn i anslutning till en användares val av bildformat eller liknande. I sådana fall kan det vara möjligt att lagra olika program för olika bildalstrings- funktionaliteter eller bildformat i ett för mikroproces- sorn avsett minne, programmet laddas ned till program- minnet 220 när en förändring i funktion eller format genomdrivs. Timinggeneratorsystemet 12 möjliggör emeller- tid programmering av komplexa timinggenereringssekvenser och i vissa fall kan det vara tillräckligt att utnyttja en möjlighet att ändra värden hos register för ändring av funktionen hos timinggeneratorsystemet 12. Program- instruktionsordlängden i minnet är av sådan storlek att den gör det möjligt att definiera de nödvändiga program- instruktionerna och tillhandahålla utrymme för möjlig specificering av data knuten till programinstruktionen.

Till exempel kan programinstruktionsordlängden vara 10 15 20 25 30 35 5 2 2 2 5 1 ;_::¿ '_'_'¿§ . 321; *I l2 mellan 8 till 64 bitar. I en utföringsform är emellertid programinstruktionsordlängden satt till 16 bitar.

Timinggeneratorstyrenheten 222 är anordnad att läsa, tolka och exekvera programinstruktioner från programmin- net 220. I en utföringsform är timinggeneratorstyrenheten 222 endast tillåten att läsa programminnet 220, d V s timinggeneratorstyrenheten 222 är inte tillåten att skriva till programminnet 220. Timinggeneratorstyrenheten 222 innefattar logik och behandlingsorgan för uppfyllande av sin uppgift, t ex kan timinggeneratorstyrenheten inne- fattar en avkodare 224 för tolkning av programinstruktio- ner, en programräknare 226 för bestämning av minnesadres- sen för nästa programinstruktion som skall exekveras, en stack 228 för hållande av en returadress för ett sub- rutinhopp, en registerbank 230 för lagring av data som utnyttjas i timinggeneratorstyrenheten, en jämförelse- styrenhet 232 för jämförelse av data och initiering av villkorsoperationer, en väntastyrenhet 234 för styrning av behandlingen av en "vänta"-programinstruktion, etc.

Utsignalstyrenheten 236 är anordnad att generera timingsignaler baserat på en signalspecifikation från en programinstruktion. Signalspecifikationen och andra styr- parametrar kan tillhandahållas till utsignalstyrenheten 236 via timinggeneratorstyrenheten 222. Utsignalstyr- enheten 236 är anordnad att tillhandahålla ett flertal utsignaler, t ex vertikala klockor, blankningssignaler, klippulser. En utföringsform av utsignalstyrenheten kommer att ges nedan.

I fig 3 visas en schematisk vy över en utföringsform av timinggeneratorstyrenheten. Timinggeneratorstyrenheten innefattar en avkodare 302 för tolkning av programinst- ruktioner och för tillhandahållande av nödvändig data och/eller styrsignaler till en anordning/process som påverkas av den för tillfället exekverade programinstruk- tionen, en programräknare 304 för styrning av vilken pro- graminstruktion som skall sändas till avkodaren under varje behandlingscykel, t ex medelst minnesadressen för 10 15 20 25 30 35 n a ø o »o c 522 231 13 nämnda programinstruktion, en stack 306 för lagring av en returadress för ett subrutinhopp, d v s den lagrar adres- sen för den programinstruktion som skall exekveras när subrutinhoppet avslutas, en registerbank 308 för tillfäl- lig lagring av data som används av timinggeneratorstyr- enheten och för lagring av särskilda endast läsbara variabler eller konstanter, en "vänta"-styrenhet 312 för exekvering av programinstruktioner som säger att utsigna- lerna inte skall ändras och/eller ingen annan program- instruktion skall exekveras under åtminstone ett speci- ficerat antal behandlingscykler, och en jämförelse- styrenhet 314 som är tillhandahàllen för att underlätta implementeringen av t ex villkorade operationer, t ex svarande mot en "IF"-operation i vissa programmerings- språk, och/eller loop-operationer, t ex motsvarande en "For next"-operation i vissa programmeringsspråk.

Avkodaren 302 kan t ex arbeta såsom följer. Avkoda- ren 302 tar emot ett programinstruktionsord från en adress, vilken indikeras av programräknaren 304, i programminnet 316, vilken inte är del av timinggene- ratorstyrenheten och indikeras därför med en streckad linje. Avkodaren 302 tolkar programinstruktionsordet och genererar ett eller ett flertal styrsignaler som är adresserade direkt till anordningen/anordningarna som skall vara inblandade i eller aktiverade under exekve- ringen av den avkodade programinstruktionen. Vägen utmed vilken styrsignalerna transporteras , d v s vägen för avkodade instruktioner, visas i figuren som punktstrecka- de linjer. Vägen kan innehålla en signalledning för varje anordning som skall ta emot styrsignaler från en avkoda- re. I en utföringsform åstadkommes tolkningen av program- instruktioner genom att avkodaren förmås känna igen och identifiera olika programinstruktioner från bitmönstret hos varje programinstruktion och att avkodaren genererar styrsignal/signalerna motsvarande den identifierade programinstruktionen. 10 15 20 25 30 35 n a u a .a u 522 231 14 Vidare tillhandahåller avkodaren 302 data, inbäddad i instruktionen, som är till en anordning eller anord- ningar som behandlar eller hanterar instruktioner. I figuren indikeras vägen för sådan data med en streckad linje. Nämnda data kan extraheras från programinstruk- tionsordet och vidarebefordras av avkodaren 302 eller så kan nämnda data vidarebefordras tillsammans med resten av programinstruktionsordet, d V s ingen extraktion vid avkodaren, från avkodaren eller direkt från programminnet 316. I det senare fallet uppnås extraktionen av datan vid respektive enhet, om utformningen av programinstruktio- nerna tillåter det kan extraktionen vara så enkel som att förbestämda bitar tillåts passera igenom till anordningen medan resten ignoreras. Detta tillvägagångssätt fungerar väl om nämnda data som skall läsas av en specifik anord- ning alltid lagras i samma del av programinstruktionsor- det. tionsordet som data till alla enheter som i enlighet med I en utföringsform tillhandahålls programinstruk- åtminstone en instruktion behöver erhålla data från pro- graminstruktionen, oberoende av huruvida den för tillfäl- let exekverade instruktionen hänför sig till en särskild anordning eller inte. I en sådan utföringsform kan akti- veringssignalerna användas för att förmå anordningarna, vilka skall påverkas av programinstruktionen och dess data, att ta hand om nämnda tillhandahållna data.

I en utföringsform tillhandahåller avkodaren 302 utmatningsignalsstyrenheten 318 med åtminstone en styrsignal och data från en programinstruktion i form av en utsignalsspecifikation.

I en utföringsform tar avkodaren emot en styrsignal 320 från jämförelsestyrenheten, vilken styrsignal 320 instruerar avkodaren att inte hantera nästa programinst- ruktion. Signalen kan t ex blockera programinstruktions- vägen från programminnet under en exekveringscykel. En sådan utformning kan användas för implementering av enkla "IF"-operationer. 10 15 20 25 30 35 . n u n, n u nu noe II. .". .", ," :n ro a v: o 0 I I ' ° 1 . ,, u .nu - u ~ °° ' ' ' ' ' ' a. u.. u p o v ° nu n.. s a n e :I: ' ' , , , ï o v e u I a' °,.' ',, n u n n- . o u 15 Till exempel kan arbetet hos programräknaren 304 vara såsom följer. Programräknaren 304 håller reda på adressen till den för tillfället exekverade programinst- ruktionen och tillhandahåller, om ingenting annat beord- ras av en annan anordning hos timinggeneratorstyrenheten, en adress till programinstruktionen som skall exekveras under nästa exekveringscykel genom att helt enkelt addera ett värde, som svarar mot ett hopp till nästa program- instruktion, till den för tillfället exekverade program- instruktionens adress.

Vidare är programräknaren 304 ansluten till stacken 306 för mottagning av en returadress när en programinst- ruktion avseende returnering av exekveringen av program- met från en för tillfället exekverad subrutin exekveras.

Programräknaren 304 är även ansluten till stacken 306 för att tillhandahålla stacken med en returadress för använd- ning när slutet av subrutinen nås. I det senare fallet tillhandahålls adressen till nästa programinstruktion som skall exekveras under normal exekvering av programmet till stacken, se nedan. Programinstruktionens adress som nämnda "hoppa till subrutin"-programinstruktion hänvisar till tillhandahålls till programräknaren 304 och sänds till programminnet 316 via programräknaren 304 som den adress från vilken nästa programinstruktion skall exekve- ras. Adressen till programinstruktionen som nämnda "hoppa till subrutin"-programinstruktion hänvisar till är t ex inkluderad i nämnda data hos "hoppa till subrutin"- programinstruktionen.

Vidare kan programräknare 304 vara ansluten till vänta-styrenheten 312, se nedan.

Till exempel kan stackens 306 arbete vara såsom följer. Stacken är implementerad som ett sist in först ut-register (LIFO). När en "hoppa till subrutin"-program- instruktion exekveras sänder dekodern 302 en signal till stacken och beordrar den att lägga in adressen som till- handahålls från programräknaren 304 på toppen av stacken 306. Adressen motsvarar adressen för nästa programinst- l0 15 20 25 30 35 -0 , , n, . n n» :nu 10' _I*. .". Q n en . 0 0 0 ' ° ' u av o :nun . n. . v v ' ' '..: u. n.. .u ß nu u, I: : f. , . g . v a u v u i z : .n u I u. n; ß 0 16 ruktion, d v s programinstruktionen som följer efter "hoppa till subrutin"-programinstruktionen i program- minnet 316. När en "slut på subrutin"-programinstruktion exekveras sänder avkodaren en signal till stacken 306 för att säga till den att släppa ifrån sig den senaste adres- sen som lades på stacken, d v s den översta adressen i stacken. Denna adress tillhandahålls sedan till program- räknaren 304 och hanteras i programräknaren 304 såsom beskrivits ovan.

Registerbanken 308 innefattar t ex speciella regis- ter som timinggeneratorn kan läsa och som mikroprocessorn kan skriva. Dessa register gör det möjligt för mikropro- cessorn och/eller användaren av systemet att dynamiskt förändra timinggeneratorns beteende och sålunda bild- alstringsanordningens. Till exempel kan exponeringstiden för bildsensorn justeras under drift genom att program- instruktionerna som påverkar en timingsignal som styr exponeringstiden hos bildsensorn görs beroende av värdet hos ett sådant register. Vidare kan ett av dessa register användas för att tillhandahålla antalet rader i en bild- ruta. I en utföringsform tillåts timinggeneratorn endast läsa nämnda register.

Dessutom kan registerbanken 308 innefatta register som är möjliga att läsa och skriva från timinggenerator- styrenheten. Sådana register kan utnyttjas för lagring av variabler, temporära lagringar av loopvillkor, t ex anta- let loopar som en sådan operation har kvar.

Vidare kan registerbanken 308 dessutom innefatta två endast läsbara, med avseende på timinggeneratorstyrenhe- ten, register som innehåller H-räknarens respektive V- räknarens värde, d v s x-koordinaten respektive y-koordi- naten som beskrivits i samband med H/V-positionsräknarna i fig 2.

Registerbanken 308 svarar på en avkodad instruk- tionssignal som indikerar att nämnda data hos ett register skall matas ut från registerbanken 308. Vidare svarar registerbanken 308 på en avkodad instruktions- n neon-n 10 l5 20 25 30 35 Q > o n nu 522 251 17 signal som indikerar att data skall skrivas till ett register. När sådana instruktioner detekteras av regis- terbanken svarar nämnda data på datavägen mot en adress till vilken data skall skrivas respektive en adress från vilken data skall läsas. Under en läsinstruktion inne- fattar nämnda data på nämnda dataväg data avseende var nämnda data från registret skall sändas. Till exempel kan nämnda data överföras till jämförelsestyrenheten eller kan värdet hos nämnda data minskas med en och återskrivas till samma register. Enligt en utföringsform är register- banken anordnad så att två olika register kan läsas under samma exekveringscykel.

Väntastyrenheten 312 är en räknare som tillhanda- håller en kontrollsignal till programräknaren 304. Nämnda väntastyrenhet 312 aktiveras av en avkodad programinst- ruktionssignal från avkodaren 302. När väntastyrenheten tar emot den avkodade styrinstruktionssignalen innehåller datavägen data svarande mot antalet exekveringscykler som timinggeneratorn beordras att inte exekvera programin- struktioner, räknaren sätts till värdet hos nämnda data och styrsignalen som tillhandahålls till programräknaren 304 ändras för att stoppa programräknaren 304. Sedan minskas värdet hos väntastyrenhetens 312 räknare för varje exekveringscykel och när väntastyrenhetens 312 räknare når ett förutbestämt värde, t ex noll, förändras styrsignalen återigen och programräknaren aktiveras igen och exekveringen av programinstruktionerna återupptas.

Jämförelsestyrenheten 314 är anordnad att jämföra två källoperander och generera en resulterande signal som indikerar huruvida jämförelsen var "sann" (true) eller "falsk" (false). programräknaren 304 för initiering av villkorade hopp Resultatsignalen kan sändas till till en adress som specificerats i ett datafält hos ett programinstruktionsord, eller till avkodaren 302, för förhindrande av effekten hos nästa instruktion. Källope- randen som skall jämföras kan t ex vara registervärde från registerbanken 308 eller ett datafält hos den för 10 15 20 25 30 35 522 231 18 tillfället exekverade programinstruktionen. I en utfö- ringsform kan de utförda jämförelserna vara "är lika med", "större än" eller "mindre än".

I en utföringsform är timinggeneratorstyrenheten anordnad att generera en avbrottssignal till mikro- processorn. Avbrottsignalen kan t ex sändas vid början av en registrering av en bild eller vid slutet när bilden har hämtats från bildsensorn.

I fig 4 visas en utföringsform av utsignalstyren- heten. Utsignalstyrenheten innefattar två väljare, en maskväljare 406 och en signalväljare 408, en flipp-flopp 410 och en XOR-grind 412. Väljarna 406 till 408 kan vara multiplexorer. I utföringsformen behandlas ett flertal utsignaler parallellt, t ex innefattar signalvägen i figuren, vilken visas som en kontinuerlig linje, repre- sentation av ett flertal utsignaler. Sålunda är väljarna 406 och 408, nämnda flipp-flopp 410 och XOR-grinden anordnade att behandla ett flertal utsignaler parallellt.

För att visualisera de parallella signalledningarna är utsignalen från utsignalstyrenheten ritad som ett flertal signalledningar.

Vägen för avkodade instruktioner 402 och datavägen 404 som tillhandahåller data inbäddad i instruktionen motsvarar vägarna i fig 3 vilka överför styrsignaler res- pektive data inbäddade i instruktionsordet från dekodern till utsignalstyrenheten.

Utsignalstyrenhetens utsignaler är konstanta så länge som inga programinstruktioner beordrar utsignal- styrenheten att ladda ett nytt bitmönster representerande nivån hos varje signal eller att ladda en mask som används för att förändra nivån hos åtminstone en signal medelst XOR-grinden 412. När inga sådana instruktioner exekveras returneras utsignalerna vid signalledningarna 414 till ingången hos nämnda flipp-flopp 410 utan föränd- ringar och släpps sedan igenom som svar på en timing- signal som klockar utsignalstyrenheten. Nämnda timing- signal kan motsvara timingsignalen som är anordnad att 10 15 20 25 30 35 000 522 231 :";:--;-;"11ïï- 19 klocka timinggeneratorstyrenheten. Sålunda hålls utsigna- lerna konstanta om programinstruktionerna inte instruerar några förändringar.

Signalväljaren 408 är anordnad att släppa igenom en av två signalvägar, vilka var och en innefattar ett flertal signaler, till nämnda flipp-flopps ingång. När den för tillfället exekverade programinstruktionen inte innefattar instruktioner för ersättning av utsignalerna, är signalväljaren 408 satt att släppa igenom signalerna som tillhandahålls av XOR-grinden 412, och när den för tillfället exekverade programinstruktionen innefattar instruktioner för ersättning av utsignalerna, är signal- väljaren 408 satt att släppa igenom ett bitmönster, d v s en signalspecifikation, som är tillhandahållen av pro- skall sänds från graminstruktionen. Valet av vilket mönster som släppas igenom styrs medelst en styrsignal som dekoderna via styrsignalvägen 402. Bitmönstret som till- handahålls av en programinstruktion tillhandahålls via datavägen 404, vilken tillhandahåller data som är inbäd- dad i instruktionen.

Maskväljaren 406 är anordnad att släppa igenom ett bitmönster av nollor till XOR-grinden 412 när den för tillfället exekverade programinstruktionen inte inne- fattar instruktioner för förändring av åtminstone en utsignal, antalet parallella nollor som släpps igenom maskväljaren motsvarar antalet utsignaler. Emellertid, när dekodern tar emot en programinstruktion som inne- fattar instruktioner för förändring av åtminstone en utsignal, sätts maskväljaren 406 att släppa igenom data- bitsmönstret från programinstruktionsordet till XOR- grinden. Valet av vilket mönster som skall släppas igenom styrs medelst en styrsignal som sänds från avkodaren via styrsignalvägen 402. Bitmönstret som tillhandahålls av en programinstruktion tillhandahålls via datavägen 404, vilken tillhandahåller data som är inbäddad i instruk- tionen. vanns- n 10 15 .a n ~ v , .. a n n q. nu ., n» n g oo 'vO 0 ' ' ' Ä :'n. z anor v . o; n oc o I = _ o' ,,, ,, g n ',- f.. v» 0 ¥ *4 ;; . æ ' ,, n .n a n nu n o t à : Ö II I. '- '. i. t 20 Nämnda XOR-grind 412 matar sedan ut signaler som svarar mot en XOR-operation på utsignalen 414 från utsignalgeneratorn och utsignalen 418 från maskväljaren 406. Om utsignalen från maskväljaren 406 t ex är "11001110110001", parallellt, och utsignalen 414 från utsignalgeneratorn är "11111111111110", blir utsignalen från XOR-grinden "O0l1000l0Ol111". Denna funktion kan t ex användas om en eller några av utsignalerna skall ändras medan de aktuella utsignalerna på de andra led- ningarna inte är kända.

Enligt en utföringsform är programminnet anordnat att lagra programinstruktionsord med en längd av 16 bitar. Exempel på möjliga programinstruktioner och möjliga motsvarande bitmönster för varje instruktion presenteras i tabell 1 nedan, och funktionen hos respek- tive möjlig programinstruktion hos tabell 1 presenteras i tabell 2.

Tabell 1. Möjliga programinstruktioner och möjliga motsvarande bitmönster Instruktion 0Pkod, bitar 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 set_sig O O < ---------- --values --------- --> inv_sig 0 1 < ----------- --mask ---------- --> if= 1 O 0 0 O 0 0 O 0 O < r1> < r2> if=q 1 0 O O 1 < ---- --val ---- --> if> 1 O 0 1 O 0 O O 0 O < r1> < r2> if< 1 O 0 1 1 O 0 0 0 O < r1> < r2> set_reg_lo 1 0 1 0 O <-----val-----> set_reg_hi 1 O 1 O 1 O O 0 O <-val-> move 1 O 1 0 1 1 O 0 O 0 < r1> dec_br 1 O 1 1 O <----addr-----> jump 1 O 1 1 1 0 O O <----addr-----> jsr 1 1 O O 0 0 0 O <----addr-----> ret 1 1 0 O 1 0 O 0 O O 0 O O O O 0 waitq 1 1 0 1 0 < ----- --cycles ---- --> nop 1 1 0 l O O 0 0 0 O 0 O 0 O 0 1 wait 1 1 0 1 1 <-----value-----> wait_r 1 1 1 0 O 0 O O O O < r1> < r2> gen_irq 1 1 1 O 1 O O O O O 0 0 0 O O 0 set_extra 1 1 1 1 0 0 O 0 0 O 0 0 O <-v-> inv_extra 1 1 1 1 1 0 0 O O O O O O <-m-> 522 231 Tabell 2. 21 Funktionen hos respektive möjlig programinstruktion från tabell 1 Instruktion Beskrivning set sig sätter utsignaler till inv_sig inverterar maskade (bitar== ) utsignaler. (XOR) set extra sätter extra utsignaler. inv_extra inverterar de maskade extra utsignalerna. if= om r1==r2, exekvera nästa instr.

Annars exekvera en nop, och hoppa över nästa instruktion. it=q om reg 4+ =={OO0, val} exekvera nästa instruktion. Annars exekvera nop, och hoppa över nästa instruktion. if> om r1>r2, exekvera nästa instruk- tion. Annars exekvera nop. if< om rl tion. Annars exekvera nop. set_reg_lo sätt lägre 8 bitar hos till , töm de höga 4 bitarna set_reg_hi sätt de högre 4 bitarna hos till , behåll lägre bitar move flytta innehållet hos register rl till register r2. Självklart kan r2 endast vara registerna 0-3. dec_br minska reg med en, hoppa om resultat !=0 jump ovillkorligt hopp till addr jsr hoppa till addr, spara PC+l på stack. ret plocka från stack, hoppa till adress från stack. waitq vänta klockcykler nop motsvarar waitq 1 wait vänta till dess att reg r+4 är lika med (000, value} wait_r vänta till dess att reg rl är lika med reg r2 gen_irq generera ett avbrott till mikro- processorn.

Programinstruktionerna i tabell 1 och tabell 2 är utformade för en utföringsform där registerbanken är en 8 x 12 bitars registerbank. Registerna hos nämnda regis- terbank är som följer: register 0 till 3 motsvarar läs- /skriv-register beskrivna ovan, register 4 motsvarar 10 15 522 231 22 nämnda endast läsbara register innehållande värdet hos H-räknaren, register 5 motsvarar nämnda endast läsbarar register innehållande värdet hos V-räknaren, och regis- terna 6 till 7 motsvarar nämnda endast läsbara, med avseende på timinggeneratorstyrenheten, register som mikroprocessorn kan skriva i.

I tabellerna indikerar rl och r2 användning av vilka register som helst i registerbanken, om ingenting annat sägs i samband med instruktionen. Användandet av r indi- kerar användandet av registerna 4 till 7, enligt tabellen skall "r" tolkas som registret r+4.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 522 251 23 PATENTKRAV

1. l. En timinggenerator för ett bildalstringssystem, innefattande: ett programmerbart programminne som är anordnat att innefatta programinstruktioner för styrning av generingen av timingsignaler, en timinggeneratorstyrenhet för behandling av pro- graminstruktionerna från programminnet, en utsignalstyrenhet, vilken är ansluten till timinggeneratorstyrenheten för mottagning av åtminstone en styrsignal och en utsignalspecifikation, vilken ut- signalspecifikation bestämmer utseendet hos utsignalerna, och vilken utsignalstyrenhet är anordnad att tillhanda- hålla ett flertal utsignaler, och varvid timinggeneratorstyrenheten innefattar en avkodare för avkodning av programinstruktioner från minnet.

2. Timinggenerator enligt krav l, varvid timinggene- ratorstyrenheten vidare innefattar en stack för lagring av åtminstone en returadress till åtminstone en program- instruktion i programminnet, vilken programinstruktion är den programinstruktion som skall exekveras när slutet av en subrutin har nåtts.

3. Timinggenerator enligt något av kraven 1 eller 2, varvid timinggeneratorstyrenheten vidare innefattar en registerbank, varvid registerbanken innefattar ett re- gister som timinggeneratorn kan läsa och som åtminstone ett system utanför timinggeneratorn kan skriva till.

4. Timinggenerator enligt något av kraven 1-3, varvid timinggeneratorstyrenheten vidare innefattar en registerbank, varvid registerbanken innefattar ett register som är åtkomligt genom läsning och skrivning från timinggeneratorn.

5. Timinggenerator enligt något av kraven 1-4, varvid timinggeneratorn innefattar en insignalledning för mottagning av en klocksignal för timing av timinggenera- 10 15 20 25 30 35 . n | | nu 522 231 i.. u. 24 torns drift, varvid nämnda klocksignal är synkron med en pixeltimingsignal.

6. Timinggenerator enligt något av kraven l-5, varvid det programmerbara programminnet är åtkomligt som endast läsbart av timinggeneratorstyrenheten och har en storlek som är mindre än eller lika med 1 kbyte.

7. En bildalstringsanordning innefattande: en bildsensor, en analog bildprocessor, en analog till ditigal (A/D)-omvandlare, och en timinggenerator tillhandahållande timingsignaler till bildsensorn, den analoga bildprocessorn och nämnda A/D-omvandlaren, varvid timinggeneratorn innefattar: ett programmerbart programminne som är anordnat att innefatta programinstruktioner för styrning av genere- ringen av timingsignaler, en timinggeneratorstyrenhet för behandling av pro- graminstruktionerna från programminnet, en utsignalsstyrenhet, vilken är ansluten till timinggeneratorstyrenheten för mottagning av styrdata och en timingsignalsspecifikation som bestämmer nämnda timingsignalers utseende och vilken utsignalsstyrenhet är anordnad att tillhandahålla ett flertal utsignaler, och varvid timinggeneratorstyrenheten innefattar en avkodare för avkodning av programinstruktioner från minnet.

8. Bildalstringsanordning enligt krav 7, varvid timinggeneratorstyrenheten vidare innefattar en stack för lagring av åtminstone en returadress till åtminstone en programinstruktion i programminnet, vilken programinst- ruktion är den programinstruktion som skall exekveras när slutet hos en subrutin har nåtts.

9. Bildalstringsanordning enligt något av krav 7 eller krav 8, varvid nämnda timinggeneratorstyrenhet vidare innefattar en registerbank, varvid registerbanken innefattar ett register som är läsbart av timinggenera- 10 15 . n o . nu u 522 231 - - ø n .- 25 torn och som är skrivbart av åtminstone ett till timing- generatorn externt system.

10. Bildalstringsanordning enligt något av krav 7-9, varvid nämnda timinggenerator vidare innefattar en regis- terbank, varvid registerbanken innefattar ett register som är läs- och skrivåtkomligt från timinggeneratorn.

11. ll. Bildalstringsanordning enligt något av krav 7-10, vidare innefattande en pixelklockgenerator för generering av timingsignaler med hög frekvens för bild- A sensorn, varvid timing av timinggeneratorn àstadkommes medelst en timingsignal som är synkron med pixelklockan.

12. Bildalstringsanordning enligt något av krav 7-ll, varvid bildalstringsanordningen är en bildalst- ringsanordning för generering av frekvent uppdaterade bilder. ~