Даташит USB3.0 Camera Shield
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 Camera Shield — плата для подключения камер по USB 3.0, преемница USB2.0 Camera Shield: она быстрее и умеет больше. Плата поддерживает сенсоры высокого разрешения и с высокой частотой кадров, 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.
Рисунок 1. Плата Arducam USB3 Camera Shield
Применение
- Камеры для IoT
- Камеры для роботов
- Камеры для наблюдения за дикой природой
- Машинное зрение
- Научные камеры
Возможности
- Поддержка любых сенсоров с параллельным интерфейсом (нужны правильные настройки регистров)
- Глубина цвета пикселя 8/10/12/14/16 бит
- Стереорежим для системы из двух камер
- Встроенное управление ИК-фильтром (IRCUT)
- Для сенсоров с интерфейсом MIPI нужна дополнительная плата-адаптер MIPI — параллельный интерфейс (см. таблицу 1)
- Бесплатная библиотека SDK в двоичном виде и исходный код демонстрационных программ — на GitHub Arducam
- Полностью настраивается, можно перенести на любые аппаратные платформы и ОС
Таблица 1. 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 |
| 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: 16 бит 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 2 — разъёмы платы USB3 Camera Shield: разъём Micro-USB 3.0 для подключения к хост-контроллеру USB 3.0 и разъём для переключаемого ИК-фильтра, который позволяет снимать и днём, и ночью. На нижней стороне платы два интерфейса камер: с 8-битной и с 16-битной шиной данных. Назначение выводов — в таблицах 2 и 3.
Рисунок 2. Разъёмы платы USB3 Camera Shield
8-битный интерфейс — основной: к нему подключаются стандартные отладочные платы камер Arducam со шлейфом на 30 контактов. Даже если у отладочной платы шина данных шире 8 бит, через этот разъём FPC к плате подключаются только старшие 8 бит.
Таблица 2. Назначение выводов 8-битного интерфейса камеры
(Каталожный номер разъёма: Hirose FH28D-30S-0.5SH(05))
| № вывода | Название | Тип | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 2 | Reserved | Не подключён | |
| 3 | Reserved | Не подключён | |
| 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 | Вход данных пикселя камеры 11 (старший бит) |
| 7 | DOUT10 | Вход | Вход данных пикселя камеры 10 |
| 8 | DOUT9 | Вход | Вход данных пикселя камеры 9 |
| 9 | DOUT8 | Вход | Вход данных пикселя камеры 8 |
| 10 | DOUT7 | Вход | Вход данных пикселя камеры 7 |
| 11 | DOUT6 | Вход | Вход данных пикселя камеры 6 |
| 12 | DOUT5 | Вход | Вход данных пикселя камеры 5 |
| 13 | GND | Земля | Общий провод питания |
| 14 | DOUT4 | Вход | Вход данных пикселя камеры 4 (младший бит) |
| 15 | DOUT3 | Вход | Вход данных пикселя камеры 3 (не подключён) |
| 16 | DOUT2 | Вход | Вход данных пикселя камеры 2 (не подключён) |
| 17 | DOUT1 | Вход | Вход данных пикселя камеры 1 (не подключён) |
| 18 | DOUT0 | Вход | Вход данных пикселя камеры 0 (не подключён) |
| 19 | Reserved | Не подключён | |
| 20 | PCLK | Вход | Тактовый сигнал пикселей от камеры |
| 21 | SCL | Выход | Тактовый сигнал двухпроводного последовательного интерфейса |
| 22 | SDATA | Двунаправленный | Данные двухпроводного последовательного интерфейса (ввод-вывод) |
| 23 | RST | 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 |
16-битный интерфейс — дополнительный: к нему подключаются платы-адаптеры MIPI, стереокамеры и заказные платы-адаптеры камер с шиной данных до 16 бит.
Таблица 3. Назначение выводов 16-битного интерфейса камеры
(Каталожный номер разъёма: Harwin M50-4302045)
| № вывода | Название | Тип | № вывода | Название | Тип |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | VCC3.3 | Питание | 2 | VCC3.3 | Питание |
| 3 | GND | Земля | 4 | GND | Земля |
| 5 | SDATA | Двунаправленный | 6 | SCL | Вход |
| 7 | Data10 | Вход | 8 | Data12 | Вход |
| 9 | Data11 | Вход | 10 | Data13 | Вход |
| 11 | Data8 | Вход | 12 | Data6 | Вход |
| 13 | Data3 | Вход | 14 | Data0 | Вход |
| 15 | RST | Выход | 16 | Data4 | Вход |
| 17 | Data7 | Вход | 18 | Data9 | Вход |
| 19 | Reserved | Не подключён | 20 | STANDBY | Выход |
| 21 | Reserved | Не подключён | 22 | Reserved | Не подключён |
| 23 | Data14 | Вход | 24 | HREF | Вход |
| 25 | Reserved | Не подключён | 26 | VSYNC | Вход |
| 27 | Reserved | Не подключён | 28 | GND | Земля |
| 29 | PCLK | Вход | 30 | GND | Земля |
| 31 | Data1 | Вход | 32 | Data5 | Вход |
| 33 | Reserved | Не подключён | 34 | Data15 | Вход |
| 35 | Data2 | Вход | 36 | Reserved | Не подключён |
| 37 | Reserved | Не подключён | 38 | Reserved | Не подключён |
| 39 | Reserved | Не подключён | 40 | USB_RST | Вход |
Таблица регистров
| Адрес регистра | Доступ | UC-425 Rev.C + UC-628 Rev.B (USB 3.0, 16 бит) |
|---|---|---|
| 0 × 00 | только чтение | bit[7:0]: номер версии CPLD; для UC-628 Rev.B — 0 × 31 |
| 0 × 01 | чтение и запись | bit[1]: питание камеры MIPI: 0 — включено; 1 — выключено |
| 0 × 02 | чтение и запись | bit[1]: внешний запуск: 0 — включён; 1 — выключен |
| 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 × 0C | чтение и запись | 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 7 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 7 бит |
| 0 × 27 | только чтение | Разобранные данные MIPI. bit[7:0]: частота байтового тактового сигнала на одну линию MIPI |
Габаритные размеры
Рисунок 3. Габаритные размеры