（转）如何解決TRDBD5M CMOS在DE2 delay的問題?

全文地址：http://www.cnblogs.com/oomusou/articles/1270959.html

Abstract
TRDB-D5M是一個500萬像素的CMOS，可以搭配DE2或DE2-70做電腦視覺上的應用，不過很多人應該發現原廠的DE2_CAMERA_D5M範例，在VGA上delay嚴重，不像130萬像素的DE2_CCD範例那樣流暢。

Introduction
使用環境：Quartus II 7.2 SP3 + DE2 (Cyclone II EP2C35F672C6) + TRDB-D5M

會產生delay，主要在於曝光時間，若曝光時間越長，delay一定越嚴重，但曝光時間越短，亮度就越低，所以很難兩全。TRDB-D5M的register設定中，提供了對RGB gain的設定，也就是雖然曝光時間變短，但透過對RGB的補償，影像仍然不會太差。

I2C_CCD_Config.v / Verilog

  1 module I2C_CCD_Config (  //  Host Side
  2             iCLK,
  3             iRST_N,
  4             iZOOM_MODE_SW,
  5             iEXPOSURE_ADJ,
  6             iEXPOSURE_DEC_p,
  7             //  I2C Side
  8             I2C_SCLK,
  9             I2C_SDAT
10             );
11            
12 //  Host Side
 input      iCLK;
14 input      iRST_N;
15 input       iZOOM_MODE_SW;
16 
 //  I2C Side
 output    I2C_SCLK;
19 inout    I2C_SDAT;
20 
 //  Internal Registers/Wires
 reg  [15:0]  mI2C_CLK_DIV;
23 reg  [31:0]  mI2C_DATA;
24 reg      mI2C_CTRL_CLK;
25 reg      mI2C_GO;
26 wire    mI2C_END;
27 wire    mI2C_ACK;
28 reg  [23:0]  LUT_DATA;
29 reg  [5:0]  LUT_INDEX;
30 reg  [3:0]  mSetup_ST;
31 
 
 //////////////   CMOS sensor registers setting //////////////////////
 
 input     iEXPOSURE_ADJ;
36 input    iEXPOSURE_DEC_p; 
37 
 
 parameter   default_exposure       = 16'h0438;
 parameter   exposure_change_value     = 16'd50;
 
 reg  [24:0]  combo_cnt;
43 wire    combo_pulse;
44 
 reg  [1:0]  izoom_mode_sw_delay;
46 
 reg  [3:0]  iexposure_adj_delay;
48 wire    exposure_adj_set; 
49 wire    exposure_adj_reset;
50 reg  [15:0]  senosr_exposure;
51 
 wire [23:0] sensor_start_row;
53 wire [23:0] sensor_start_column;
54 wire [23:0] sensor_row_size;
55 wire [23:0] sensor_column_size;
56 wire [23:0] sensor_row_mode;
57 wire [23:0] sensor_column_mode;
58 
 assign sensor_start_row     = iZOOM_MODE_SW ?  24'h010036 : 24'h010000;
60 assign sensor_start_column     = iZOOM_MODE_SW ?  24'h020010 : 24'h020000;
61 assign sensor_row_size       = iZOOM_MODE_SW ?  24'h0303BF : 24'h03077F; //1920
 assign sensor_column_size     = iZOOM_MODE_SW ?  24'h0404FF : 24'h0409FF; //2560
 assign sensor_row_mode       = iZOOM_MODE_SW ?  24'h220000 : 24'h220011;
64 assign sensor_column_mode    = iZOOM_MODE_SW ?  24'h230000 : 24'h230011;
65 
  
67 always@(posedge iCLK or negedge iRST_N)
68   begin
     if (!iRST_N)
70       begin
         iexposure_adj_delay <= 0;
72       end
     else 
74       begin
         iexposure_adj_delay <= {iexposure_adj_delay[2:0],iEXPOSURE_ADJ};   
76       end 
77   end
 
 assign   exposure_adj_set = ({iexposure_adj_delay[0],iEXPOSURE_ADJ}==2'b10) ? 1 : 0 ;
 assign  exposure_adj_reset = ({iexposure_adj_delay[3:2]}==2'b10) ? 1 : 0 ;   
 
 always@(posedge iCLK or negedge iRST_N)
83   begin
     if (!iRST_N)
85       senosr_exposure <= default_exposure;
86     else if (exposure_adj_set|combo_pulse)
87       begin
         if (iEXPOSURE_DEC_p)
89           begin
             if ((senosr_exposure < exposure_change_value)||
               (senosr_exposure == 16'h0))
               senosr_exposure <= 0;
93             else 
94               senosr_exposure <= senosr_exposure - exposure_change_value;
95           end   
96         else
           begin
             if (((16'hffff -senosr_exposure) <exposure_change_value)||
               (senosr_exposure == 16'hffff))
               senosr_exposure <= 16'hffff;
             else
               senosr_exposure <= senosr_exposure + exposure_change_value; 
103           end   
104       end
   end     
106        
107    
108 always@(posedge iCLK or negedge iRST_N)
109   begin
     if (!iRST_N)
111       combo_cnt <= 0;
112     else if (!iexposure_adj_delay[3])
113       combo_cnt <= combo_cnt + 1;
114     else
       combo_cnt <= 0; 
116   end
  
118 assign combo_pulse = (combo_cnt == 25'h1fffff) ? 1 : 0;       
    
120 wire  i2c_reset;   
121 
 assign i2c_reset = iRST_N & ~exposure_adj_reset & ~combo_pulse ;
123 
 /////////////////////////////////////////////////////////////////////
125 
 //  Clock Setting
 parameter  CLK_Freq  =  50000000;  //  50  MHz
 parameter  I2C_Freq  =  20000;    //  20  KHz
129 //  LUT Data Number
 parameter  LUT_SIZE  =  25;
131 
 /////////////////////  I2C Control Clock  ////////////////////////
133 always@(posedge iCLK or negedge i2c_reset)
134 begin
   if(!i2c_reset)
136   begin
     mI2C_CTRL_CLK  <=  0;
138     mI2C_CLK_DIV  <=  0;
139   end
   else
   begin
     if( mI2C_CLK_DIV  < (CLK_Freq/I2C_Freq) )
143     mI2C_CLK_DIV  <=  mI2C_CLK_DIV+1;
144     else
     begin
       mI2C_CLK_DIV  <=  0;
147       mI2C_CTRL_CLK  <=  ~mI2C_CTRL_CLK;
148     end
   end
 end
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
 I2C_Controller   u0  (  .CLOCK(mI2C_CTRL_CLK),    //  Controller Work Clock
             .I2C_SCLK(I2C_SCLK),    //  I2C CLOCK
                   .I2C_SDAT(I2C_SDAT),    //  I2C DATA
             .I2C_DATA(mI2C_DATA),    //  DATA:[SLAVE_ADDR,SUB_ADDR,DATA]
             .GO(mI2C_GO),            //  GO transfor
             .END(mI2C_END),        //  END transfor
             .ACK(mI2C_ACK),        //  ACK
             .RESET(i2c_reset)
160           );
161 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
162 //////////////////////  Config Control  ////////////////////////////
 //always@(posedge mI2C_CTRL_CLK or negedge iRST_N)
 always@(posedge mI2C_CTRL_CLK or negedge i2c_reset)
165 begin
   if(!i2c_reset)
167   begin
     LUT_INDEX  <=  0;
169     mSetup_ST  <=  0;
170     mI2C_GO    <=  0;
171 
   end
 
   else if(LUT_INDEX<LUT_SIZE)
175     begin
       case(mSetup_ST)
177       0:  begin
           mI2C_DATA  <=  {8'hBA,LUT_DATA};
           mI2C_GO    <=  1;
180           mSetup_ST  <=  1;
181         end
       1:  begin
           if(mI2C_END)
184           begin
             if(!mI2C_ACK)
186             mSetup_ST  <=  2;
187             else
             mSetup_ST  <=  0;             
189             mI2C_GO    <=  0;
190           end
         end
       2:  begin
           LUT_INDEX  <=  LUT_INDEX+1;
194           mSetup_ST  <=  0;
195         end
       endcase
     end
 end
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
200 /////////////////////  Config Data LUT    //////////////////////////   
 always
 begin
   case(LUT_INDEX)
204   0  :  LUT_DATA  <=  24'h000000;
   1  :  LUT_DATA  <=  24'h20c000;        //  Mirror Row and Columns
   2  :  LUT_DATA  <=  {8'h09,senosr_exposure};//  Exposure
   3  :  LUT_DATA  <=  24'h050000;        //  H_Blanking
   4  :  LUT_DATA  <=  24'h060019;        //  V_Blanking 
   5  :  LUT_DATA  <=  24'h0A8000;        //  change latch
   6  :  LUT_DATA  <=  24'h2B0033;        //  Green 1 Gain
   7  :  LUT_DATA  <=  24'h2C0135;        //  Blue Gain
   8  :  LUT_DATA  <=  24'h2D0339;        //  Red Gain
   9  :  LUT_DATA  <=  24'h2E0033;        //  Green 2 Gain
   10  :  LUT_DATA  <=  24'h100051;        //  set up PLL power on
   11  :  LUT_DATA  <=  24'h111807;        //  PLL_m_Factor<<8+PLL_n_Divider
   12  :  LUT_DATA  <=  24'h120002;        //  PLL_p1_Divider
   13  :  LUT_DATA  <=  24'h100053;        //  set USE PLL  
   14  :  LUT_DATA  <=  24'h980000;        //  disble calibration  
   15  :  LUT_DATA  <=  24'hA00000;        //  Test pattern control
   16  :  LUT_DATA  <=  24'hA10000;        //  Test green pattern value
   17  :  LUT_DATA  <=  24'hA20FFF;        //  Test red pattern value
   18  :  LUT_DATA  <=  sensor_start_row   ;  //  set start row 
   19  :  LUT_DATA  <=  sensor_start_column ;  //  set start column  
   20  :  LUT_DATA  <=  sensor_row_size;    //  set row size 
   21  :  LUT_DATA  <=  sensor_column_size;    //  set column size
   22  :  LUT_DATA  <=  sensor_row_mode;    //  set row mode in bin mode
   23  :  LUT_DATA  <=  sensor_column_mode;    //  set column mode   in bin mode
   24  :  LUT_DATA  <=  24'h4901A8;        //  row black target   
   default:LUT_DATA  <=  24'h000000;
   endcase
 end
 
 endmodule

39行

parameter   default_exposure       = 16'h0438;

將預設曝光值調小

210行

6  :  LUT_DATA  <=  24'h2B0033;        //  Green 1 Gain
7  :  LUT_DATA  <=  24'h2C0135;        //  Blue Gain
8  :  LUT_DATA  <=  24'h2D0339;        //  Red Gain
9  :  LUT_DATA  <=  24'h2E0033;        //  Green 2 Gain

設定RGB gain的register，根據CD內附的THDB-D5M_Hardware specification.pdf， 這幾個register的說明如下：

完整程式碼下載
DE2_CAMERA_D5M.7z (原廠範例)
DE2_CAMERA_D5M_fixed.7z (經過修改過的範例)

Conclusion
調整過曝光值與RGB gain後，delay的現象可以減少，但我目前還無法調到如130萬像素的DE2_CCD那樣流暢，所以在此拋磚引玉，希望有人能調出更好的結果。

Reference
THTB-D5M Terasic D5M Hardware specification