專利名稱：一種圖像傳感器行為仿真模型的生成裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像采集領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器行為仿真模型的生成裝置與生成方法。
背景技術(shù)：
通常，圖像采集處理設(shè)備包括三個(gè)關(guān)鍵部件鏡頭(LENS)、圖像傳感器(SENSOR)和數(shù)字信號處理芯片(DSP)。光線從鏡頭進(jìn)來，到達(dá)感光器，感光器把光線變成數(shù)字信號，再傳給一個(gè)專門的DSP(數(shù)字處理芯片)進(jìn)行圖像處理，然后就可以保存或在屏幕上顯示了，也就是我們看到的視頻圖像。
隨著數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人與人的距離飛快縮小，從文字到聲音，再到圖像，網(wǎng)絡(luò)溝通的不僅僅是兩個(gè)人的大腦，更高的需求將是模擬人與人之間面對面般的真實(shí)對話，以及進(jìn)行錄像、卡片設(shè)計(jì)等等活動。例如，當(dāng)前電腦攝像頭被廣泛地運(yùn)用在視頻會議上，或者當(dāng)成網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)(WebCam)通過互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)傳送視頻信號，也可以利用它來捕捉靜態(tài)畫面，供多媒體展示或網(wǎng)頁設(shè)計(jì)使用。
這就對圖像的采集、處理、記錄、實(shí)時(shí)傳輸提出了更高的要求，在以攝像頭、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等為代表的圖像采集處理設(shè)備中，需要應(yīng)用更新型的圖像傳感器。因此，對于圖像傳感器研發(fā)公司以及需要開發(fā)支持圖像傳感器的芯片設(shè)計(jì)公司而言，在做系統(tǒng)級驗(yàn)證的時(shí)候，必定需要圖像傳感器的行為級仿真模型，以完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試。對于研發(fā)支持圖像傳感器的芯片公司而言，一般需要針對每種需要支持的圖像傳感器都編寫相應(yīng)的行為模型，這種工作雖然機(jī)械但卻是必須的。
事實(shí)上，經(jīng)研究不難發(fā)現(xiàn)，目前所能見到的圖像傳感器都有共性?；诖斯残?，如果能夠提出一種通用的圖像傳感器模板格式定義及對應(yīng)的軟件自動分析算法，以自動生成圖像傳感器的行為仿真模型，將大大減少開發(fā)人員的工作量，提高開發(fā)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種圖像傳感器行為仿真模型的生成裝置及方法，用以解決對每種需要支持的圖像傳感器都編寫相應(yīng)的行為模型的問題，僅需針對不同的圖像傳感器進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置，即可利用軟件自動生成對應(yīng)的仿真模型，用以簡化開發(fā)流程、提高開發(fā)效率。
本發(fā)明提供一種圖像傳感器行為仿真模型的生成方法，包括如下步驟(1)生成一個(gè)通用圖像傳感器模板，包括用于存儲圖像傳感器標(biāo)識與控制參數(shù)的存儲模塊、用于與外部電路通信并接收配置圖像傳感器的外部指令的接口模塊、以及用于按時(shí)序要求和存儲模塊配置的參數(shù)生成圖像數(shù)據(jù)與同步信號輸出的頂層模塊；(2)利用硬件描述語言生成與所述存儲模塊、接口模塊、頂層模塊分別對應(yīng)的三個(gè)硬件描述語言文件；(3)建立一個(gè)用于根據(jù)所述三個(gè)硬件描述語言文件生成圖像傳感器行為仿真模型的軟件程序；(4)在需要生成圖像傳感器行為仿真模型時(shí)，通過所述軟件程序?qū)⑾啾扔谕ㄓ脠D像傳感器模板需要修改、或增加、或選擇的參數(shù)寫入對應(yīng)的所述硬件描述語言文件中，執(zhí)行該軟件程序生成所述圖像傳感器行為仿真模型。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的存儲模塊是可配置寄存器堆模塊，由一系列可讀寫或只讀寄存器組成，至少包括時(shí)序控制寄存器、或圖像尺寸寄存器、或圖像格式控制寄存器。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的接口模塊是I2C串行總線接口、或SPI接口、或SCCB總線接口。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述存儲模塊存儲的控制參數(shù)包括時(shí)序、或幀大小、或圖像大小、或輸出圖像格式。
本發(fā)明還提供一種圖像傳感器行為仿真模型的生成裝置，包括
通用模板生成器，用于生成一個(gè)包括存儲模塊、接口模塊、頂層模塊的通用圖像傳感器模板，其中，存儲模塊用于存儲圖像傳感器標(biāo)識與控制參數(shù)，接口模塊用于與外部電路通信并接收配置圖像傳感器的外部指令，頂層模塊用于按時(shí)序要求和存儲模塊配置的參數(shù)生成圖像數(shù)據(jù)與同步信號輸出；硬件文件生成器，用于利用硬件描述語言為通用模板生成器所產(chǎn)生的所述存儲模塊、接口模塊、頂層模塊分別生成對應(yīng)的硬件描述語言文件；仿真模型生成器，用于根據(jù)所述存儲模塊、接口模塊、頂層模塊分別對應(yīng)的硬件描述語言文件，以及待生成的圖像傳感器行為仿真模型的具體參數(shù)，生成圖像傳感器行為仿真模型。
其中，所述存儲模塊是可配置寄存器堆模塊，由一系列可讀寫或只讀寄存器組成，包括時(shí)序控制寄存器、或圖像尺寸寄存器、或圖像格式控制寄存器、或圖像傳感器標(biāo)識寄存器、或精度控制寄存器。
其中，所述接口模塊是I2C串行總線接口、或SPI接口、或SCCB總線接口。
其中，所述存儲模塊存儲的控制參數(shù)包括時(shí)序、或幀大小、或圖像大小、或輸出圖像格式。
本發(fā)明基于一種通用的圖像傳感器模板格式定義，利用軟件方法自動生成圖像率傳感器的行為仿真模型，避免了手工的重復(fù)開發(fā)，簡化了開發(fā)流程，降低了重復(fù)開發(fā)成本，提高了開發(fā)效率。


圖1是通用圖像傳感器模板中的時(shí)序及數(shù)據(jù)線的格式示意圖；圖2是通用圖像傳感器行為仿真模板及與外部電路接口關(guān)系；圖3是圖像傳感器行為仿真模型生成器的軟件界面。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
對于研發(fā)圖象傳感器以及研發(fā)支持圖像傳感器的芯片公司而言，一般需要針對每種需要支持的圖像傳感器都編寫相應(yīng)的行為模型，造成開發(fā)效率低，工作量大等問題。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，目前所能見到的圖像傳感器都有共性。本發(fā)明正是基于此共性，提出了一種通用的圖像傳感器模板格式定義，根據(jù)待生成的圖像傳感器行為仿真模型的具體參數(shù)，利用軟件程序自動生成圖像傳感器行為仿真模型。
對于圖像傳感器而言，最主要的功能就是根據(jù)寄存器堆的定義，按照相應(yīng)的時(shí)序、圖像大小、采取哪種圖像調(diào)節(jié)、和需要的圖像格式、精度等參數(shù)輸出相應(yīng)的信號。
如圖1所示，是一個(gè)通用的圖像傳感器模板的時(shí)序及數(shù)據(jù)線的格式示意圖。圖中t1-t9是圖像傳感器所產(chǎn)生的時(shí)序參數(shù)，對于垂直同步信號(VSYNC)，t1表示信號寬度，t2表示VSYNC信號上升沿到第一個(gè)水平參考(HREF)信號上升沿的寬度，t3表示兩個(gè)相鄰VSYNC上升沿的寬度；對于水平參考信號HREF，t4表示HREF信號的寬度，t5表示兩個(gè)HREF信號上升沿之間的寬度，t6＝t3-t2-n*(t4+t5)；對于水平同步信號(HSYNC)，t7表示HSYNC低電平寬度，t8表示HSYNC上升沿到HREF上升沿寬度，t9表示HREF下降沿到HSYNC下降沿的寬度。圖1中，m和n用來表示圖像的大小，m表示一行內(nèi)像素的數(shù)目，n表示行數(shù)，m×n表示圖像對應(yīng)的總象素?cái)?shù)目。所述數(shù)據(jù)(DATA)所表示的是(n，m)點(diǎn)對應(yīng)的楨數(shù)據(jù)。
基于上述分析并結(jié)合圖1，可以確定一種通用的圖像傳感器模板，主要包括頂層模塊、存儲模塊、接口模塊，其中1)接口模塊，用于與外部電路進(jìn)行通信，接受外部電路指令等，其中的接口可以是圖像傳感器流行的接口，例如I2C，SPI等接口，對于不同的圖像傳感器行為仿真模型，可能采用不同的接口，因此，可以提供一種接口選擇機(jī)制，保證在生成仿真模型時(shí)，可以通過一個(gè)軟件定義的變量從多種接口中進(jìn)行選擇。
2)存儲模塊，用于存儲圖像傳感器的標(biāo)識及控制參數(shù)，可以是寄存器堆，也可以是其它類似的存儲元件。它主要分為幾個(gè)大的子模塊圖像傳感器的標(biāo)識寄存器，用于存放圖像傳感器的標(biāo)識，所述標(biāo)識用于識別該圖像傳感器，例如可以是外部設(shè)定的編號，或其它標(biāo)識圖像傳感器的數(shù)值等；時(shí)序控制寄存器，用于選定時(shí)序參數(shù)值，例如存儲t1-t9的時(shí)序參數(shù)值；圖像尺寸寄存器，用于存儲圖像大小的參數(shù)，例如m和n，分別表示水平一行內(nèi)象素?cái)?shù)目和行數(shù)，m和n的取值可以是常見圖像大小VGA(640*480)、XGA(1280*960)、SXGA(1280*1024)所規(guī)定的數(shù)值，也可以是用戶自定義的數(shù)值；圖像格式控制寄存器，用于存儲圖像的格式類型，例如Bayer、或YUV、或RGB格式，也可以是其它圖像格式；精度控制寄存器，用于存儲表示每個(gè)象素的比特位數(shù)的數(shù)值，例如是8、9、10位等。
這些寄存器都是預(yù)先寫好，然后根據(jù)寄存器輸入文件來定義寄存器的地址。該圖像傳感器模板是開放性的，用戶可以根據(jù)需要修改該圖像傳感器模板，在需要增加或刪除參數(shù)時(shí)，可以增減相應(yīng)的寄存器。
3)頂層模塊，實(shí)際上是參照市面上常見的圖像傳感器的時(shí)序行為和功能，提取其共同處，統(tǒng)一為可通過寄存器控制調(diào)節(jié)的時(shí)序和功能，頂層模塊負(fù)責(zé)按照規(guī)定的時(shí)序與存儲模塊所存儲的參數(shù)，生成圖像數(shù)據(jù)和同步信號輸出。例如，可按照存儲模塊所存儲的時(shí)序參數(shù)以及其它控制參數(shù)，生成如圖1所示的信號及圖像數(shù)據(jù)。
如圖2所示，是上述通用圖像傳感器模板的一個(gè)實(shí)例，是從目前所見的圖像傳感器中提取出的可用于做系統(tǒng)驗(yàn)證的行為模型框圖及其與外部電路的接口關(guān)系?？梢钥闯觯撏ㄓ脠D像傳感器模板主要有三個(gè)模塊圖像傳感器頂層行為模塊、可配置寄存器堆模塊以及I2C串行(或與之兼容的總線，如OmniVision的SCCB總線)總線接口模塊。其中，各模塊具體說明如下1)可配置寄存器堆模塊可配置寄存器堆模塊，即存儲模塊，由一系列可讀寫或只讀寄存器組成，用于存放圖像傳感器的標(biāo)識與控制參數(shù)(如幀大小、輸出圖像格式、輸出圖像大小、基本時(shí)序參數(shù)等)。
2)I2C接口模塊I2C串行總線接口模塊，即接口模塊，負(fù)責(zé)與外部電路進(jìn)行通信，接受外部電路指令以配置圖像傳感器的對應(yīng)寄存器，當(dāng)然也可以采用其它與圖像傳感器相兼容的總線接口；3)圖像傳感器頂層行為模塊圖像傳感器頂層行為模塊，即頂層模塊，負(fù)責(zé)按照規(guī)定的時(shí)序要求和寄存器配置的參數(shù)，生成圖像數(shù)據(jù)和同步信號輸出。
在確定了一個(gè)通用的圖像傳感器模板以后，可以利用描述硬件仿真的程序語言，例如硬件描述語言HDL，針對所述通用圖像傳感器模板的存儲模塊、接口模塊、頂層模塊分別編寫與每一模塊對應(yīng)的HDL文件，從而所述通用圖像傳感器模板可由三個(gè)HDL(硬件描述語言)文件組成。
如圖3所示，給出了行為仿真模型軟件生成器的用戶界面，所述行為仿真模型軟件生成器，根據(jù)所述通用的圖像傳感器的模板，將描述仿真模型的硬件描述文件自動生成仿真模型的一種軟件程序，對現(xiàn)有技術(shù)中本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，是很容易實(shí)現(xiàn)的。
在需要生成圖像傳感器行為仿真模型的時(shí)候，首先，需要確定該待生成的圖像傳感器行為仿真模型與上面定義的通用的圖像傳感器模板之間參數(shù)的差異，就是說，要確定哪些參數(shù)是相比于通用的圖像傳感器模板，需要進(jìn)行修改、或增加、或選擇的。在利用行為仿真模型軟件生成器將所述通用圖像傳感器模板的三個(gè)HDL文件導(dǎo)入其中之后，可以通過軟件界面上預(yù)設(shè)的參數(shù)修改選項(xiàng)，對參數(shù)進(jìn)行修改、或增加、或選擇等操作，圖3所示的生成器，僅給出了圖像大小以及圖像精度的選項(xiàng)，但是，顯而易見地，可以在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可以加入關(guān)于時(shí)序參數(shù)、圖像格式等其它選項(xiàng)。當(dāng)然也可以采用其它方式對參數(shù)進(jìn)行修改。
比如，軟件導(dǎo)入上述三個(gè)文件，然后還要導(dǎo)入寄存器地址定義等文件，并根據(jù)需要配置模型的接口配置，然后軟件生成器程序執(zhí)行后，產(chǎn)生最終所需要的圖像傳感器行為仿真模型。所述參數(shù)被寫入到先前的所述三個(gè)HDL文件中，這個(gè)模型實(shí)際上是由三個(gè)經(jīng)過軟件重新定義的HDL文件組成。
產(chǎn)生的傳感器行為模型主要是針對傳感器的時(shí)序行為和一些基本的功能?；旧洗蟛糠值臅r(shí)序都可以通過時(shí)序寄存器的配置都可以實(shí)現(xiàn)。如圖1所示，通用模板中只要定義時(shí)序參數(shù)t1到t9，圖像的大小，然后定義以下數(shù)據(jù)線的寬度(用以確定圖像大小的精度)和格式(每一個(gè)像素的數(shù)據(jù)量，比如Bayer(貝爾)是每個(gè)像素一個(gè)數(shù)據(jù)，YUV2是一個(gè)像素兩個(gè)數(shù)據(jù)，RGB24是每個(gè)像素三個(gè)數(shù)據(jù)。軟件通過讀取通用模板中的這些信息，并轉(zhuǎn)換成如圖1中的依時(shí)序存儲器的時(shí)序形成的同步信號送出。在生成新的圖像傳感器行為仿真模型時(shí)，根據(jù)該新的行為仿真模型不同于通用的圖像傳感器模板的參數(shù)，將具體區(qū)別參數(shù)通過該軟件生成器，寫入模型各個(gè)模塊對應(yīng)的硬件描述語言文件。例如，針對不同大小的圖像尺寸，默認(rèn)的配置也可能不一樣，在這種情況下就必須針對不同的圖像尺寸填入相應(yīng)的參數(shù)。軟件生成器的作用在于基于上述參數(shù)，填寫HDL中定義的參數(shù)。
本實(shí)施例所述的通用圖像傳感器模板的特點(diǎn)是，能兼容大部分市面上流行的圖像傳感器的時(shí)序要求，對于有特殊接口的圖像傳感器(如MIPI的SMIA)，只需對軟件代碼做擴(kuò)展性修改，增加對應(yīng)的用戶選項(xiàng)即可。如圖3中所示，例如，用戶可以在界面上選擇數(shù)據(jù)的寬度和一些預(yù)先定義好的常見的圖像尺寸。
本發(fā)明利用軟件方法自動生成圖像傳感器的行為仿真模型，避免了手工的重復(fù)開發(fā)，提高了開發(fā)效率。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器行為仿真模型的生成方法，其特征在于，包括如下步驟(1)生成一個(gè)通用圖像傳感器模板，包括用于存儲圖像傳感器標(biāo)識與控制參數(shù)的存儲模塊、用于與外部電路通信并接收配置圖像傳感器的外部指令的接口模塊、以及用于按時(shí)序要求和存儲模塊配置的參數(shù)生成圖像數(shù)據(jù)與同步信號輸出的頂層模塊；(2)利用硬件描述語言生成與所述存儲模塊、接口模塊、頂層模塊分別對應(yīng)的三個(gè)硬件描述語言文件；(3)建立一個(gè)用于根據(jù)所述三個(gè)硬件描述語言文件生成圖像傳感器行為仿真模型的軟件程序；(4)在需要生成圖像傳感器行為仿真模型時(shí)，通過所述軟件程序?qū)⑾啾扔谕ㄓ脠D像傳感器模板需要修改、或增加、或選擇的參數(shù)寫入對應(yīng)的所述硬件描述語言文件中，執(zhí)行該軟件程序生成所述圖像傳感器行為仿真模型。
2.如權(quán)利要求1所述的生成方法，其特征在于，步驟(1)中所述的存儲模塊是可配置寄存器堆模塊，由一系列可讀寫或只讀寄存器組成，至少包括時(shí)序控制寄存器、或圖像尺寸寄存器、或圖像格式控制寄存器。
3.如權(quán)利要求1所述的生成方法，其特征在于，步驟(1)中所述的接口模塊是I2C串行總線接口、或SPI接口、或SCCB總線接口。
4.如權(quán)利要求1所述的生成方法，其特征在于，步驟(1)中所述存儲模塊存儲的控制參數(shù)包括時(shí)序、或幀大小、或圖像大小、或輸出圖像格式。
5.一種圖像傳感器行為仿真模型的生成裝置，其特征在于，包括通用模板生成器，用于生成一個(gè)包括存儲模塊、接口模塊、頂層模塊的通用圖像傳感器模板，其中，存儲模塊用于存儲圖像傳感器標(biāo)識與控制參數(shù)，接口模塊用于與外部電路通信并接收配置圖像傳感器的外部指令，頂層模塊用于按時(shí)序要求和存儲模塊配置的參數(shù)生成圖像數(shù)據(jù)與同步信號輸出；硬件文件生成器，用于利用硬件描述語言為通用模板生成器所產(chǎn)生的所述存儲模塊、接口模塊、頂層模塊分別生成對應(yīng)的硬件描述語言文件；仿真模型生成器，用于根據(jù)所述存儲模塊、接口模塊、頂層模塊分別對應(yīng)的硬件描述語言文件，以及待生成的圖像傳感器行為仿真模型的具體參數(shù)，生成圖像傳感器行為仿真模型。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述存儲模塊是可配置寄存器堆模塊，由一系列可讀寫或只讀寄存器組成，包括時(shí)序控制寄存器、或圖像尺寸寄存器、或圖像格式控制寄存器、或圖像傳感器標(biāo)識寄存器、或精度控制寄存器。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述接口模塊是I2C串行總線接口、或SPI接口、或SCCB總線接口。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述存儲模塊存儲的控制參數(shù)包括時(shí)序、或幀大小、或圖像大小、或輸出圖像格式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像傳感器行為仿真模型的生成裝置及方法，首先定義一個(gè)通用的圖像傳感器模板，所述模板包括存儲模塊、接口模塊、頂層模塊，建立以硬件描述語言生成的與所述三個(gè)模塊對應(yīng)的硬件描述語言文件，在需要生成圖像傳感器行為仿真模型時(shí)，利用軟件程序?qū)⑾啾扔谕ㄓ玫膱D像傳感器模板需要進(jìn)行修改、增加或選擇的參數(shù)，寫入所述三個(gè)硬件描述文件中，執(zhí)行該軟件程序生成所需要的圖像傳感器行為仿真模型。本發(fā)明基于通用的圖像傳感器模板，利用軟件方法生成了圖像傳感器行為仿真模型，避免了對于圖像傳感器手工的重復(fù)開發(fā)，簡化了開發(fā)流程，降低了重復(fù)開發(fā)成本，提高了開發(fā)效率。
文檔編號G06F17/50GK1908947SQ20061008881
公開日2007年2月7日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者吳大斌, 陳志華 申請人:北京中星微電子有限公司