Im Buch verwendete Bezeichnungen für Erzeugnisse, die zugleich ein eingetra­genes Warenzeichen darstellen, wurden nicht besonders gekennzeichnet. Das Fehlen der ã Markierung ist demzufolge nicht gleichbedeutend mit der Tatsa­che, dass die Bezeichnung als freier Warenname gilt. Ebenso wenig kann anhand der verwendeten Bezeichnung auf eventuell vorliegende Patente oder einen Ge­brauchsmusterschutz geschlossen werden.

Die Informationen in diesem Handbuch wurden sorgfältig überprüft und können als zutreffend angenommen werden. Dennoch sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass die Firma PHYTEC Messtechnik GmbH weder eine Garantie noch die juristi­sche Verantwortung oder irgendeine Haftung für Folgeschäden übernimmt, die auf den Gebrauch oder den Inhalt dieses Handbuches zurück­zuführen sind. Die in diesem Handbuch enthaltenen Angaben können ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Die Firma PHYTEC Messtechnik GmbH geht damit keinerlei Verpflichtungen ein.

Ferner sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass PHYTEC Messtechnik GmbH we­der eine Garantie noch die juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für Folgeschäden übernimmt, die auf falschen Gebrauch oder falschen Einsatz der Hard- bzw. Software zurückzuführen sind. Ebenso können ohne vorherige An­kündigung Layout oder Design der Hardware geändert werden. PHYTEC Messtechnik GmbH geht damit keinerlei Verpflichtungen ein.

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phyCAM-L VM-017 1/2.5“ 5,1 MPixel Kameramodu

Überblick

Die VM-017 Kameramodule sind mit dem CMOS-Sensor AR0521 von ON Semiconductor ausgestattet.

Alle Varianten besitzen ein EEPROM (2 kB), eine On-Board-Clockgenerierung sowie einen Erweiterungsstecker zur Synchronisierung der Bildaufnahme (Trigger / Strobe).

PHYTEC bietet die VM‑017 Kameramodule mit folgenden Interfaces/Produktserien an:

• phyCAM‑M
• phyCAM-L

Bitte verwenden Sie für das entsprechende Interface das zugehörige Manual.

phyCAM Konzept

Die Kameramodule der phyCAM – Serien ermöglichen eine einfache und effiziente Ausstattung von Microcontrollerdesigns mit Bildverarbeitungstechnologie.

Kameramodule mit phyCAM - Interface können direkt mit dem digitalen Kamerainterface ausgewählter PHYTEC- Microcontrollermodule ver­bun­den werden. Dies ermöglicht die einfache Integration von Kamera­technologie in kompakte, projektspezifisch gestaltete Produkte. Viele BSPs (Board-Support-Packages) von PHYTEC-Microcontrollermodulen beinhalten bereits die entsprechenden Softwaretreiber für die phyCAM – Module.

Durch die offene Schnittstellendefinition können phyCAM-Module auch zusammen mit anderen Microcontrollern bzw. Hardware-Designs eingesetzt werden, die eine entsprechende Kameraschnittstelle besitzen.

Die Schnittstellen der phyCAM – Produkte sind innerhalb der jeweiligen Produktserien identisch. Dies ermöglicht es, verschiedene Kameramodule mit der gleichen Applikationsschaltung zu verbinden. Damit ist eine Skalierbarkeit während der Designphase und in zukünftigen Designvarianten möglich.

Für die Entwicklungsphase stehen Evaluierungskits zur Verfügung.

Funktionsübersicht VM-017-L Kameramodule

FPD-Link III

Der FPD-Link III arbeitet mit dem DS90UB953 von TI.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des Serializers.

Power-Over-Coax

Die Spannungsversorgung des Kameramoduls wird per Power-Over-Coax zugeführt. Das Modul benötigt keine weitere Spannungsquelle.

On-Board Clockgenerierung

Der Masterclock (MCLK) für den Kamerasensor wird über den FPD-Link III erzeugt und kann hierrüber auch konfiguriert werden. Mit der internen PLL des Kamerasensors wird anschließend die benötigte Betriebsfrequenz des Sensors erzeugt.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des Sensors bzw. der FPD-Link III Ser-Des Kombination.

On-Board EEPROM

Auf den Kameramodulen ist ein 2 kB EEPROM (M24C02 oder kompatibel) bestückt. Es kann beispielsweise verwendet werden um individuelle Konfigurationen oder eine Identifikationsnummer zu speichern.

Die Adressierung des EEPROM kann durch einen Lötjumper individuell vorgenommen werden. Die Adressierung ist in den entsprechenden Abschnitten „I²C Adressen“ der einzelnen Interfacevarianten näher beschrieben.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des EEPROMs

Trigger / Strobe Erweiterungsstecker

Die Signale TRIGGER_IN und STROBE_OUT können für die exakte zeitliche Aufnahmesteuerung, Beleuchtungssteuerung oder das Synchronisieren mehrerer Kameras verwendet werden.

VM-017 (phyCAM-L) Belegung Erweiterungsstecker (X11)

Steckverbinder-Typ: JST BM03B-SRSS-TB
passende Steckergehäuse: JST SHR-03V-S

Trigger

Der Trigger-Eingang stellt folgende Funktion zur Verfügung:

• Im Trigger-Modus des Sensors wird der Zeitpunkt der Bildaufnahme gesteuert. Wird der Soft Standby Mode zum Triggern verwendet, wird ein Low-Level am Trigger-Eingang zur Bildaufnahme benötigt.

Einzelheiten zur Aktivierung der Triggerung finden Sie im Datenblatt des Kamerasensors.

Strobe

Der Strobe-Ausgang stellt folgende Funktion zur Verfügung:

• Während der Belichtungszeit des Bildsensors einen High-Level ausgegeben.
• Der Sensor bietet einstellmöglichkeiten für einen LED-Flash oder einen Xenon-Flash.

Einzelheiten zum Strobe-Signal finden Sie im Datenblatt des Kamerasensors.

Expansion Connector (optional)

Über den optionalen Expansion Connector ist es z.B. möglich direkt an der Kamera weitere Zusatzfeatures (Beleuchtung, Autofocus usw.) zu realisieren.

VM-017 (phyCAM-L) Belegung Erweiterungsstecker (X10)

Steckverbinder-Typ: 1180 V 05 von Nexus Components oder kompatibel
passendes Gegenstück: 1150 V 05 von Nexus Components oder kompatibel

Bildsensor AR0521

Das Kameramodul ist mit einem Bildsensor AR0521 von ON Semicoductor bestückt. Der Sensor besitzt eine Auflösung von 2592 (H) x 1944 (V) = 5,038848 MPixeln bei einem Sensorformat von 1/2.5“.

Der Bildsensor ist mit einem Rolling Shutter (Global Reset Mode wird ebenfalls unterstützt) ausgestattet und in einer monochromen Version oder mit Bayer-Pattern Farbmaske erhältlich. Weitergehende Informationen zu den einzelnen Funktionen des Sensors können dem Datenblatt des Herstellers entnommen werden.

Spektrale Empfindlichkeit

Variable Auflösung

Der Kamerasensor der VM-017-L ermöglicht – wie andere phyCAM-Module auch – die Verringerung der effektiven Bildauflösung durch verschiedene Verfahren. Dadurch lassen sich Bildausschnitt und die erzeugte Datenmenge optimal an die Anforderungen der Anwendung anpassen. Durch die Reduzierung der Auflösung kann außerdem die Bildwiederholrate erhöht werden.

Je nach gewünschter Auflösung und Anforderungen der Applikation können verschiedene Verfahren zur Reduzierung der Auflösung benutzt werden:

• windowing/cropping/ROI:
  Das Bild wird nur von einem Teilbereich des Sensors ausgelesen (Region of Interest – ROI). Pixel außerhalb dieses Feldes werden übersprungen. Dieses Verfahren verringert die effektive Größe des Bildfensters auf dem Sensor, was bei der Berechnung der Optik berücksichtigt werden muss. Der Beginn des Bildfensters kann auf dem physikalischen Sensor verschoben werden, wodurch elektronisches Schwenken möglich ist.

• binning:
  Beim Binning werden benachbarte Pixel zusammengefasst. Dadurch steigt die effektive Größe eines Pixels und die Lichtempfindlichkeit nimmt zu. Bei Farbsensoren ist zu beachten, dass nicht direkt benachbarte Pixel zusammengefasst werden, sondern die nächsten Pixel der gleichen Farbe (siehe Sensordatenblatt).

• skipping:
  Beim Auslesen werden Pixel übersprungen. Die effektive Sensorfläche wird daher bei der Reduzierung der Auflösung nicht oder nur geringer verkleinert. Dies ist ggf. bei der Berechnung der Optik oder beim Umschalten zwischen verschiedenen Modi nützlich (elektronischer Zoom).

Lens and Color Shading Correction

Im Sensor ist ein Algorithmus zur Korrektur der Linsenschattierung integriert.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des Sensors.

Entwicklungskits

Zur Inbetriebnahme der Kamera und Unterstützung der Entwicklung sind Single-Board-Computer (SBC-Kits) für verschiedene Controller-Plattformen erhältlich. Das Sortiment an passenden Kits wird ständig erweitert. Bitte informieren Sie sich auf unserer Webseite über aktuell erhältliche Kits. Der PHYTEC-Vertrieb berät Sie gerne bei der Zusammenstellung von Kits und Komponenten.

phyCAM-L VM-017-xxx-L

Technische Daten

Charakteristische Merkmale

• 5,1 MPixel – Sensor (5.038.848 Pixel)
• monochrom (VM-017-BW-L) oder color (VM-017-COL-L)
• phyCAM-L – Schnittstelle
• Framerate: ~57 fps (volle Auflösung)
• Feature Pins
• Low-light Performance
• Line Interleaved HDR
• Integrated Color and Lens Shading
• zusätzlicher Steckverbinder mit Trigger, Strobe (optional)

VM-017-xxx-L (phyCAM-M, PL1544.0) (Rückseite / Vorderseite)

Spezifikation

VM-017-xxx-L (phyCAM-L) Spezifikation 

Interface-Charakteristik

Datenformate

monochrom (VM-017-BW-L):

• Y8 (8 Bit Graustufenauflösung)
• Y10 (10 Bit Graustufenauflösung)
• Y12 (12 Bit Graustufenauflösung)

color (VM-017-COL-L):

• RGGB8 (8 Bit Bayer-Pattern)
• RGGB10 (10 Bit Bayer-Pattern)
• RGGB12 (12 Bit Bayer-Pattern)

I²C Adresse Sensor

VM-017 (phyCAM-L) I²C Adressen Sensor

Die I²C-Adressen sind hexadezimal in 8 Bit – Darstellung angegeben. In Linux wird ggf. mit 7 Bit – Darstellung gearbeitet. In diesem Fall ist der Adresswert eine Stelle nach rechts zu shiften. Die Angabe bezieht sich auf die Schreibadresse (Bit 0 = 0), die Leseadresse ist entsprechend Bit 1 = 1 um 1 erhöht.

Weitere I²C-Adressen können softwaremäßig innerhalb des Kamerasensors konfiguriert werden.

Die Adressfunktionalität muss vor deren Verwendung im Kamerasensor freigeschaltet und einem GPIO zugewiesen werden. Details hierzu entnehmen Sie bitte dem Sensordatenblatt.

I²C Adresse Serializer (DS90UB953)

VM-017 (phyCAM-L) I²C Adressen DS90UB953

Die I²C-Adressen sind hexadezimal in 8 Bit – Darstellung angegeben. In Linux wird ggf. mit 7 Bit – Darstellung gearbeitet. In diesem Fall ist der Adresswert eine Stelle nach rechts zu shiften. Die Angabe bezieht sich auf die Schreibadresse (Bit 0 = 0), die Leseadresse ist entsprechend Bit 1 = 1 um 1 erhöht.

Weitere I²C-Adressen können Empfängerseitig innerhalb des Deserializers (DS90UB954) konfiguriert werden.

I²C Adresse EEPROM

VM-017 (phyCAM-L) EEPROM I²C Adressen

Die I²C-Adressen sind hexadezimal in 8 Bit – Darstellung angegeben. In Linux wird ggf. mit 7 Bit – Darstellung gearbeitet. In diesem Fall ist der Adresswert eine Stelle nach rechts zu shiften. Die Angabe bezieht sich auf die Schreibadresse (Bit 0 = 0), die Leseadresse ist entsprechend Bit 1 = 1 um 1 erhöht.

Jumpermap

VM-017-xxx-L (phyCAM-L) Jumperplan (PL1544.1)

Maßzeichnung

VM-017-xxx-L (phyCAM-L) Maßzeichnung Steckerpostionen (Rückansicht) Allgemeintoleranz +- 0,25 mm

Sonderfunktionen

Trigger

Der Trigger-Eingang stellt folgende Funktion zur Verfügung:

• Wird der an den Trigger angeschlossene GPIO2 des Kamerasensors als Standby konfiguriert, kann z.B. eine Triggerfunktionalität erzeugt werden.  Ein Low-Level am Trigger-Eingang stoppt hierbei die Bildaufnahme.

Einzelheiten zur Triggerung finden Sie im Datenblatt des Kamerasensors.

Der Trigger-Eingang ist an Pin 1 des Erweiterungssteckers X2 vorhanden.

Zusätzlich ist der Trigger-Eingang an CTRL2 (Pin 12) des phyCAM-M Steckers verfügbar.

Strobe

Der Strobe-Ausgang stellt folgende Funktion zur Verfügung:

• LED Flash: Während der Belichtungszeit des Bildsensors wird ein High-Level ausgegeben. Hierbei muss GPIO0 auf flash konfiguriert sein.
  
• Xenon Flash: Der Strobeimpulse ist konfiguriererbar. Hierbei muss GPIO0 auf flash konfiguriert sein.

Einzelheiten zum Strobe-Signal finden Sie im Datenblatt des Kamerasensors.

Das Strobe-Signal ist an Pin 3 des Erweiterungssteckers X2 vorhanden. Außerdem ist das Strobe-Signal an CTRL1 (Pin 11) des phyCAM-M Steckers verfügbar.

Revisionshistorie