基于VerilogHDL的CMOS圖像敏感器驅動電路設計

　　3 Verilog HDL驅動時序設計

　　經過以上分析可知，CMOS圖像敏感器采集時可以分為RESET過程和采集過程。時間上兩個過程是獨立的，如圖3。但在FPGA內部處理這兩部分的電路物理上是同時存在，因此必須將相應的信號通過置標志位的方法置為有效或無效。

　　STAR250所需數字驅動信號共28個，其中SELECT信號在正常使用時，直接接PCB板的Vcc。因此需FPGA控制的驅動信號有27個。根據采集過程可以把信號劃分為列放大器信號，包括CAL、Reset、Lr、S、R、LdY。這6個信號在每一行的初始化部分都要用到，因此可以編寫到一個模塊(ColControl)中；模式信號(PaternCtrl)模塊用來設置CMOS敏感器的工作模式及初始地址，包括G0、G1、Bitlnvert和Addr[8：0]共12個信號。其中G0、G1用來設計輸出的放大倍數，BitInvert用于將輸出取反，Addr[8：0]則設置采集的起始地址；行讀出信號控制模塊(YlCtrl)產生行讀出地址的同步信號SyncYl及時鐘驅動信號ClkYl；行RESET信號控制模塊(YrCtrl)產生行RE-SET地址的同步信號SyncYr及時鐘驅動信號ClkYr；像素控制模塊(RowCtrl)產生行內像素初始地址的裝載信號LdX及同步信號SyncX；行內時鐘信號模塊(RowClk)產生列內像素的時鐘驅動CLKX、ADC驅動時鐘信號CLkAdc及輸出三態控制信號TriAdc。系統的輸入信號為主時鐘CLK、EosX行內像素結尾信號、EosYl幀內行結尾信號、EosYr幀內RESET行結尾信號、芯片的RESET信號。經過這樣劃分后的模塊化Verilog程序就比較易寫了。經過頂層模塊綜合生成的網表如圖4。布線仿真時序圖如圖5，其中時鐘信號過于密集變成黑色帶狀，同樣輸出時鐘CIkX及ClkAdc也是黑色帶狀。在時序上ClkX與ClkAdc是反相關系，在TriAdc保持低電平時輸出有效。所設計的驅動信號仿真波形與理論波形十分符合。這樣就完成了STAR250的時序驅動電路設計。

　　使用Verilog語言設計時序邏輯具有很高的效率。結合CMOS敏感器特性可以方便地開發出驅動時序電路。但必須對CMOS圖像敏感器的信號分析準確，正確分離那些獨立的信號和共用的信號，用時序邏輯設計驅動信號，用組合邏輯實現不同采集過程時間上的分離。布線延遲是必須考慮的，采用流水線技術可以預測延遲，保證信號的正確性。雖然文中并未給出像素ADC輸出的存儲電路，但實際上直接使用TriAdc信號作為SRAM的片選，ClaAdc的低電平作為寫信號，SRAM的地址在ClkAdc的上升沿增加、下降沿寫入。這樣就可以完成圖像數據的存儲。以上Verilog程序在FLEXl0kl0上布線實現。經示波器觀察邏輯正確，CMOS敏感器正常工作。