Даташит USB3.0 Camera Shield Plus
Общие сведения
Платы серии Arducam USB Camera Shield — универсальные платы управления USB-камерами для ПК и встраиваемых одноплатных компьютеров. Они берут на себя сложную работу с камерой и дают готовый к работе интерфейс управления, библиотеку SDK и исходный код демонстрационных программ. Arducam поддерживает самые разные модули камер — от 0,3 до 21 Мп и выше.
Arducam USB3.0 Camera Shield Plus — новая версия USB3.0 Camera Shield: она быстрее и умеет больше. Плата напрямую поддерживает камеры MIPI, аппаратно декодирует RAW и обеспечивает большую пропускную способность USB 3.0. Она работает с сенсорами высокого разрешения и с высокой частотой кадров, поддерживает стереокамеры и управление ИК-фильтром (IRCUT). Готовые конфигурационные файлы позволяют без труда переключаться между камерами. Плата подходит для оценки и тестирования камер, роботов и дронов, IoT, машинного зрения и научных задач.
Применение
- Камеры для IoT
- Камеры для роботов
- Камеры для наблюдения за дикой природой
- Машинное зрение
- Научные камеры
Возможности
- Вход для одной камеры DVP
- DVP: глубина цвета пикселя 8/10/12 бит
- DVP: форматы RAW, YUV, RGB, JPG и другие
- DVP: регулировка уровней VSYN и PCLK
- Вход для двух камер MIPI
- MIPI: 1, 2 или 4 линии
- MIPI: форматы RAW, YUV, RGB, JPG и другие
- MIPI: аппаратный разбор RAW10/RAW12
- Максимальное разрешение — 21 Мп
- Вывод одного канала (по умолчанию канал A) или объединение двух каналов с полной синхронизацией
- Максимальная пропускная способность на выходе USB 3.0 — 360 МБ/с
- Встроенное управление ИК-фильтром (IRCUT, опционально)
- Платформы: Windows, Raspberry Pi, Jetson и другие; бесплатная библиотека SDK в двоичном виде и исходный код демонстрационных программ
- Возможна доработка под заказ
Характеристики
| Пропускная способность | 5 Гбит/с (физический уровень USB 3.0) |
|---|---|
| Шина данных камеры | 32 бита при 100 МГц |
| Напряжение ввода-вывода | 3,3 В |
| Разъём | Micro-USB 3.0 |
| Размеры | 40 × 40 мм |
| Масса | 10 г |
| Питание | 5 В / 300 мА |
| Рабочая температура | −10…+55 °C |
Сравнение плат USB Camera Shield
| Версия USB | ArduCAM USB2.0 Camera Shield (Rev.E) | ArduCAM USB3.0 Camera Shield | ArduCAM USB3.0 Camera Shield Plus |
|---|---|---|---|
| Камера DVP | поддерживается | поддерживается (с ограничениями) | поддерживается |
| Камера MIPI | поддерживается (1/2/4 линии; RAW/YUV/RGB/JPG) | косвенно (нужна плата-адаптер Arducam MIPI) | поддерживается |
| Число каналов MIPI | 1 | 1 | 2 (вывод одного канала или объединение двух) |
| Аппаратный разбор RAW10/RAW12 | нет | нет | поддерживается |
| Интерфейс USB | USB 2.0 | USB 3.0 (16 бит) | USB 3.0 (32 бита) |
| Пропускная способность USB | 40 МБ/с | 180 МБ/с | 360 МБ/с |
| ИК-фильтр | поддерживается (под заказ) | поддерживается (под заказ) | поддерживается (под заказ) |
Поддерживаемые модули камер
| Разрешение | Частота кадров | Модуль камеры | Производитель сенсора |
|---|---|---|---|
| 0,3 Мп | 100 к/с | OV7251 (MIPI) | Omnivision |
| 0,3 Мп | 60 к/с | MT9V022/MT9V034 | Aptina |
| 1 Мп | 120 к/с | OV9281 (MIPI) | Omnivision |
| 2 Мп | 60 к/с | OV2311/OG02B10 (MIPI) | Omnivision |
| 1,2 Мп | 50 к/с | AR0134/AR0135 | Aptina |
| 5 Мп | 15 к/с | OV5647 (MIPI) | Omnivision |
| 5 Мп | 30 к/с | AR0521 | ONSemi |
| 9 Мп | 7 к/с | MT9N001 | Aptina |
| 10 Мп | 6 к/с | MT9J001/MT9J003 | Aptina |
| 12,3 Мп | 20 к/с | IMX477 (MIPI) | Sony |
| 14 Мп | 5 к/с | MT9F002 | Aptina |
| 13 Мп | 5 к/с | OV13850 (MIPI) | Omnivision |
| 13 Мп | 12 к/с | IMX135 (MIPI) | Sony |
| 16 Мп | 10 к/с | IMX298 (MIPI) | Sony |
| 18 Мп | 8 к/с | AR1820HS (MIPI) | ONSemi |
| 21 Мп | 5 к/с | IMX230 (MIPI) | Sony |
Основные характеристики
- Пропускная способность: 5 Гбит/с (физический уровень USB 3.0)
- Шина данных камеры: 32 бита при 100 МГц
- Напряжение ввода-вывода: 3,3 В
- Разъём: Micro-USB 3.0
- Размеры: 40 × 40 мм
- Масса: 10 г
- Питание: 5 В / 300 мА
- Рабочая температура: −10…+55 °C
Назначение выводов
На рисунке ниже — основные разъёмы Arducam USB3.0 Camera Shield Plus: гнездо Micro-USB 3.0, интерфейс для одной камеры DVP и интерфейс для двух камер MIPI (каналы A и B). Камеры DVP и MIPI нельзя использовать одновременно. Камера MIPI обычно подключается к каналу A; можно также задействовать каналы A и B одновременно и объединять изображения стереокамеры (стереокамеры делаются под заказ).
ПримечаниеДля полной синхронизации две камеры в комплекте с объединением каналов используют общий тактовый сигнал, который подаёт на них USB3.0 Camera Shield. Поэтому камеры из такого комплекта нельзя использовать на Raspberry Pi, Jetson и подобных платформах.
Интерфейс камеры DVP
Интерфейс DVP служит для подключения отладочных плат камер со шлейфом на 30 контактов.
| № вывода | Название | Тип | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 2 | NC | – | – |
| 3 | Trigger | Выход | Вход синхронизации экспозиции |
| 4 | VSYNC | Вход | Активный высокий уровень: кадр действителен (активный кадр) |
| 5 | HREF | Вход | Активный высокий уровень: строка или данные действительны (активные пиксели) |
| 6 | DOUT11 | Вход | Выход данных пикселя 11 (старший бит) |
| 7 | DOUT10 | Вход | Выход данных пикселя 10 |
| 8 | DOUT9 | Вход | Выход данных пикселя 9 |
| 9 | DOUT8 | Вход | Выход данных пикселя 8 |
| 10 | DOUT7 | Вход | Выход данных пикселя 7 |
| 11 | DOUT6 | Вход | Выход данных пикселя 6 |
| 12 | DOUT5 | Вход | Выход данных пикселя 5 |
| 13 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 14 | DOUT4 | Вход | Выход данных пикселя 4 |
| 15 | DOUT3 | Вход | Выход данных пикселя 3 |
| 16 | DOUT2 | Вход | Выход данных пикселя 2 |
| 17 | DOUT1 | Вход | Выход данных пикселя 1 |
| 18 | DOUT0 | Вход | Выход данных пикселя 0 (младший бит) |
| 19 | NC | – | – |
| 20 | PCLK | Вход | Тактовый сигнал пикселей от сенсора |
| 21 | SCL | Вход | Тактовый сигнал двухпроводного последовательного интерфейса |
| 22 | SDA | Двунаправленный | Данные двухпроводного последовательного интерфейса (ввод-вывод) |
| 23 | RST_N | Выход | Сброс сенсора, активный низкий уровень |
| 24 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 25 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 26 | STANDBY | Выход | Включение режима ожидания (активный высокий уровень) |
| 27–30 | VCC | Питание | Питание 3,3 В |
Интерфейс камеры MIPI
Интерфейс MIPI служит для подключения отладочных плат камер MIPI с разъёмом на 22 контакта. Назначение сигналов каналов MIPI A и B одинаковое. Обычно используется канал A.
| № вывода | Название | Тип | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 2 | D0_N | Вход | MIPI DATA0 N |
| 3 | D0_P | Вход | MIPI DATA0 P |
| 4 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 5 | D1_N | Вход | MIPI DATA1 N |
| 6 | D1_P | Вход | MIPI DATA1 P |
| 7 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 8 | C_N | Вход | MIPI CLOCK N |
| 9 | C_P | Вход | MIPI CLOCK P |
| 10 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 11 | D2_N | Вход | MIPI DATA2 N |
| 12 | D2_P | Вход | MIPI DATA2 P |
| 13 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 14 | D3_N | Вход | MIPI DATA3 N |
| 15 | D3_P | Вход | MIPI DATA3 P |
| 16 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 17 | PWEN | Выход | Включение питания MIPI (активный высокий уровень) |
| 18 | XCLK | Двунаправленный | Тактовый сигнал 24 МГц для камеры MIPI при необходимости. По умолчанию выключен и находится в высокоимпедансном состоянии. Включается только в режиме объединения стереоизображения. |
| 19 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 20 | SCL | Вход | Тактовый сигнал двухпроводного последовательного интерфейса |
| 21 | SDA | Двунаправленный | Данные двухпроводного последовательного интерфейса (ввод-вывод) |
| 22 | VCC | Питание | Питание 3,3 В |
Таблица регистров
| Адрес регистра | Доступ | USB3.0 Camera Shield Plus |
|---|---|---|
| 0 × 00 | только чтение | bit[7:0]: номер версии CPLD; для UC-593 Rev.C — 0 × 31 |
| 0 × 01 | чтение и запись | bit[7]: разрядность данных: 0 — 8 бит (по умолчанию); 1 — 16 бит. bit[6]: подача тактового сигнала 24 МГц на камеру MIPI: 0 — выключена (по умолчанию); 1 — включена. bit[5]: полярность pclk камеры DVP: 0 — обычная; 1 — инверсная. bit[4]: ИК-фильтр (ircut): 0 — включён; 1 — выключен. bit[3]: режим ожидания камеры DVP: 0 — обычный режим; 1 — ожидание. bit[2]: rst_n камеры DVP: 0 — сброс; 1 — обычный режим. bit[1]: режим ожидания камеры MIPI: 0 — обычный режим; 1 — ожидание |
| 0 × 02 | чтение и запись | bit[7]: вывод внешнего запуска камеры DVP, подключённый к CPLD, работает как вход или выход CPLD: 0 — вход CPLD; 1 — выход CPLD. bit[2]: источник данных: 0 — данные камеры; 1 — тестовые данные. bit[0]: полярность vsyn камеры DVP: 0 — обычная; 1 — инверсная |
| 0 × 03 | чтение и запись | bit[7]: сброс CPLD: 0 — обычный режим; 1 — сброс (запишите 1, затем снова 0). bit[6]: пауза приёма данных с камеры: 0 — обычный режим; 1 — пауза |
| 0 × 05 | только чтение | bit[7:0]: год версии CPLD. Например, для десятичного значения 19 программа на хосте прибавляет 2000 — получается 2019 |
| 0 × 06 | только чтение | bit[7:0]: месяц версии CPLD. Например, десятичное 08 — август |
| 0 × 07 | только чтение | bit[7:0]: день версии CPLD. Например, десятичное 03 — 3-е число |
| 0 × 0A | чтение и запись | bit[1:0]: выбор разрядов данных камеры DVP (входные данные — 12 бит). Режим 8 бит: 0 — dvp_data[11:4]; 1 — dvp_data[9:2]; 2 — dvp_data[7:0]. Режим 16 бит: 0 — {4’d0, dvp_data[11:0]}; 1 — {6’d0, dvp_data[9:0]} |
| 0 × 0C | чтение и запись | bit[7]: выбор камеры: 0 — камера DVP; 1 — камера MIPI. bit[5:4]: формат MIPI RAW: 0 — raw8; 1 — raw10; 2 — raw12. bit[1:0]: число линий MIPI: 0 — 1 линия; 1 — 2 линии; 2 — 4 линии |
| 0 × 0D | чтение и запись | MIPI, разрешение изображения, столбцы, старшие 8 бит |
| 0 × 0E | чтение и запись | MIPI, разрешение изображения, столбцы, младшие 8 бит |
| 0 × 0F | чтение и запись | MIPI, разрешение изображения, строки, старшие 8 бит |
| 0 × 10 | чтение и запись | MIPI, разрешение изображения, строки, младшие 8 бит |
| 0 × 11 | чтение и запись | bit[5:4]: режим проверки ECC: 3 — {DI, WC_I, WC_H}; 2 — {DI, WC_H, WC_I}; 1 — {WC_I, WC_H, DI}; 0 — {WC_H, WC_I, DI}. bit[2]: проверка WC для MIPI HREF: 0 — без проверки; 1 — проверять. bit[1]: проверка data_type (raw8, raw10 или raw12): 0 — без проверки; 1 — проверять |
| 0 × 1E | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[7:0]: MIPI DATA ID |
| 0 × 1F | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[4:0]: MIPI, разрешение изображения, столбцы, старшие 5 бит |
| 0 × 20 | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[7:0]: MIPI, разрешение изображения, столбцы, младшие 8 бит |
| 0 × 21 | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[4:0]: MIPI, разрешение изображения, строки, старшие 5 бит |
| 0 × 22 | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[7:0]: MIPI, разрешение изображения, строки, младшие 8 бит |
| 0 × 25 | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[4:0]: MIPI Word Count, старшие 5 бит |
| 0 × 26 | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[7:0]: MIPI Word Count, младшие 8 бит |
| 0 × 27 | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[7:0]: частота байтового тактового сигнала на одну линию MIPI, МГц |
| 0 × 29 | чтение и запись | bit[7]: в режиме объединения стереоизображения левое и правое изображения меняются местами: 0 — без обмена; 1 — обмен. bit[1:0]: выбор канала MIPI: 0 — канал A; 1 — канал B; 2 — объединение двух каналов (удвоенное разрешение по столбцам) |
Габаритные размеры
