Kameramodule Anleitung - phyCAM-L VM-017 1/2.5“ 5,1 MPixel (L-1020d.A2)
Table of Contents
Im Manual 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. Copyright 2021 PHYTEC Messtechnik GmbH, D-55129 Mainz. Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung der Firma PHYTEC Messtechnik GmbH unter Einsatz entsprechender Systeme reproduziert, verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. EUROPE NORTH AMERICA FRANCE Address: PHYTEC Messtechnik GmbH PHYTEC America LLC PHYTEC France Ordering Information: +49 6131 9221-32 +1 800 278-9913 +33 2 43 29 22 33 Technical Support: +49 6131 9221-31 +1 206 780-9047 Fax: +49 6131 9221-33 +1 206 780-9135 +33 2 43 29 22 34 Web Site: Address: PHYTEC Embedded Pvt. Ltd PHYTEC Information Technology (Shenzhen) Co. Ltd. Ordering Information: Technical Support: Web Site:
Barcelona-Allee 1
55129 Mainz
D-55129 Mainz
GERMANY
203 Parfitt Way SW
Bainbridge Island, WA 98110
USA
17, place Saint-Etienne
F-72140 Sillé-le-Guillaume
FRANCE
sales@phytec.de
sales@phytec.com
info@phytec.fr
support@phytec.de
support@phytec.comINDIA CHINA
No. 1688, 25th A Cross
27th Main, 2nd Sector, Opp. PEP School
V2, HRS Layout
Bangalore 560102
INDIA
2106A, Block A, Tianxia Jinniu Square,
Taoyuan Road, Nanshan District,
518052 Shenzhen, Guangdong,
CHINA+91-80-4086 7046/48
sales@phytec.in+86-755-6180-2110
sales@phytec.cn+91-80-4086 7047
support@phytec.in
support@phytec.cnhttp://phytec.in http://www.phytec.cn
Hinweis
Die Standardeinstellungen in diesem Handbuch sind durch fettgedruckte, blaue Schrift gekennzeichnet.
phyCAM-L VM-017 1/2.5“ 5,1 MPixel Kameramodul
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.
Hinweise
Weiterführende Informationen zum phyCAM-Konzept und wichtige Hinweise zum Design-In finden Sie im L-867Bd.A4 phyCAM Basis-Spezifikation und Design-In Guide.
Informationen zur Softwareintegration der Kameramodule finden Sie im L-1029e.A2 phyCAM with phyBOARD-Pollux i.MX 8M Plus Getting Started.
Wir empfehlen, vor der Integration des Kameramoduls die Informationen in diesen beiden Dokumenten zu beachten.
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.
Pin | Dir | Funktion |
1 | I | TRIGGER_IN (10 kOHM Pull-Up gegen 3,3 V) |
2 | - | GND (Signalmasse) |
3 | O (Open-Drain) | STROBE_OUT |
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.
Pin | Dir | Funktion |
1 | - | VPOC (Power-Over-Coax Versorgungsspannung max. 0,75 A (Kamera + Last))[1] |
2 | I/O (Open-Drain) | I2C_SDA (max. Low Level bei 0,54 V) |
3 | I/O (Open-Drain) | I2C_SCL (max. Low Level bei 0,54 V) |
4 | - | GND |
5 | O (Open-Drain) | STROBE_OUT (Strobe) |
1. | Der maximale Stromfluss und Leistungsentnahme an Vcam darf den maximalen zulässigen Stromfluss und Leistung über die PoC Verbinding nicht überschreiten. |
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
Hinweis
Detaillierte technische Daten entnehmen Sie bitte dem Datenblatt des Kamerasensors. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments unterliegen die Angaben der Geheimhaltung und können nur mittels NDA mit ON Semiconductor eingesehen werden.
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)
Spezifikation
Funktion | VM-017-BW-L[2] | VM-017-COL-L[2] |
Kameracharakteristik | ||
Auflösung | 5,1 MPixel | 5,1 MPixel |
Auflösung (H x V) | 2592 x 1944 Pixel | 2592 x 1944 Pixel |
Sensorgröße | 1/2.5" 5,7 mm x 4,28 mm | 1/2.5" 5,7 mm x 4,28 mm |
Pixelgröße | 2,2 µm x 2,2 µm | 2,2 µm x 2,2 µm |
Farbe / monochrom | monochrom | color |
Sensortechnologie | CMOS | CMOS |
Sensorchip | ON Semiconductor AR0521 | ON Semiconductor AR0521 |
Scan-System | progressive | progressive |
Shutter-Typ | rolling | rolling |
| ~57 fps (volle Auflösung) | ~57 fps (volle Auflösung) |
~118 fps bei 1080p | ~118 fps bei 1080p | |
Empfindlichkeit[3] | 36 ke-/lux×s | 18.8 ke−/lux×s |
SNRMAX[3] | 40 dB | 40 dB |
Dynamikbereich[3] | 74.3 dB >96 dB Interleaved HDR | 74.3 dB >96 dB Interleaved HDR |
Belichtungszeit | programmierbar | programmierbar |
Verstärkung Analog / Digital | 1x … 16x / 1x … 8x | 1x … 16x / 1x … 8x pro Kanal |
AEC /AGC | nein / nein | nein / nein |
Skipping | 2 / 3 / 4 | 2 / 3 / 4 |
Binning | ja | ja |
Chief Ray Angle | 9° | 9° |
extern Trigger / Sync. | Trigger / Strobe | Trigger / Strobe |
Expansion Connector | Versorgungsspannung, I2C, Strobe | Versorgungsspannung, I2C, Strobe |
ROI | ja | ja |
Mirror / Flip | ja | ja |
Image Processor | n/a | n/a |
LED-Beleuchtung | n/a | n/a |
Sonderfunktionen | Siehe Sonderfunktionen | Siehe Sonderfunktionen |
elektrisches Interface | ||
Videoausgang Typ | digital | digital |
Anschluss | phyCAM-L | phyCAM-L |
Datenformat | FPD-LINK III (Power-Over-Coax) | FPD-LINK III (Power-Over-Coax) |
Interface-Mode | Y8/Y10/Y12 | RGGB8/RGGB10/RGGB12 |
Kameraeinstellung | I²C | I²C |
Versorgungsspannung | 4,5 V bis 13,2 V | 4,5 V bis 13,2 V |
Leistungsaufnahme (max) | 1760 mW + Expansion Connector | 1760 mW + Expansion Connector |
Leistungsaufn. Standby (typ) | 500 mW + Expansion Connector | 500 mW + Expansion Connector |
mechanische Daten | ||
Objektivanschluss | kein / M12 / C-CS | kein / M12 / C-CS |
Abmessungen (mm) | 34 x 34 | 34 x 34 |
Befestigung | 4 x M2.5 | 4 x M2.5 |
Gewicht (PCB) | 6,2 g | 6,2 g |
Anschlüsse | ||
phyCAM-L | TE 2334884-1 (UMCC-Connector) | TE 2334884-1 (UMCC-Connector) |
Trigger / Sync. | JST 3 pol. | JST 3 pol. |
Expansion Connector | Nexus 1180 V 05 | Nexus 1180 V 05 |
2. | n/a: nicht zutreffend. Alle Angaben können technischen Änderungen unterliegen |
3. | Spezifische Angabe des Sensorherstellers. Siehe Datenblatt des Sensorchips. |
Interface-Charakteristik
| Symbol | min | typ | max | Einheit |
Betriebsspannung | VCAM | 4,5 | 5 | 13,2 | V |
Stromaufnahme (at 5 Volt) | ICAM | - | 250 | 352 | mA |
DCR des PoC Filters | RPoC | - | 600 | - | mΩ |
FPD-LINK III output voltage | VFPD | -0,3 | - | 1,21 | V |
FPD-LINK III Link Frequenz | fFPD | - | - | 2,08 | GHz |
I2C | see I2C specification for 1,8 V - 5 V Fast-mode System Accept: Maximum Low-Pegel at SCL and SDA <=540 mV | ||||
I2C Taktfrequenz | fI2C | - | 100 | 400 | kHz |
Input high voltage (TRIGGER_IN) | VIH | 2 | - | 5,5 | V |
Input low (TRIGGER_IN) | VIL | -0,5 | 0 | 0,8 | V |
Output high (STROBE_OUT) | VOH | Open-Drain (max. 5,5 Volt) | V | ||
Output low (STROBE_OUT) | VOL | - | 0 | 0,4 | V |
Output low (STROBE_OUT) | IOL | - | 3 | - | mA |
TOP | -30 | - | Junction: <=85 Ambiente: < 60 | °C | |
Lagertemperatur[4] | TSTG | -30 | - | 85 | °C |
4. | -25°C - +85°C mit optionaler Trigger/Strobe-Buchse. Die Junction Temperatur darf 85°C nicht überschreiten. |
5. | Die Junction Temperatur kann ausgelesen werden. Je nach Betriebszustand kann die ambiente Temperature schwanken. |
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
Device | I²C-Adresse | Konfiguration | Konfiguration | Variante |
---|---|---|---|---|
Camera Sensor | 0x6C | LOW | GPIO1_SHUTTER | alle |
0x6E | HIGH | GPIO1_SHUTTER |
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)
Device | I²C-Adresse | Konfiguration R11 |
---|---|---|
Camera Sensor | 0x60 | nicht bestückt |
0x30 | 39 kOhm |
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
Device | I²C-Adresse | Konfiguration J2 | Variante |
---|---|---|---|
EEPROM | 0xAC | 1+2 | alle |
0xAE | 2+3 |
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
Maßzeichnung
Die außeren Bohrungen haben einen Bohrdurchmesser von 2,7 mm und die beiden inneren Bohrungen 2,6 mm.
Hinweis
Aktuelle DXF und STEP Daten für Ihr Design stehen auf unser Internetseite zur Verfügung.
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 X11 vorhanden.
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 X11 vorhanden.
Hinweis
Das Strobe-Signal ist ein Open-Drain-Ausgang und benötigt einen Pullup-Widerstand auf der Applikationsplatine.
Revisionshistorie
Date | Version # | Änderungen in diesem Handbuch |
01.03.2021 | Manual L-1020d.A0 | Neue Version |
23.08.2021 | L-1020d.A1 | aktualisierte Informationen |
11.08.2022 | L-1020d.A2 | Wertänderungen |