PCAM 5C是用于FPGA开发板的成像模块。该模块围绕省友OV5640 5万像素（MP）彩色图像传感器设计。该传感器包括各种内部处理功能，可以提高图像质量，包括自动白平衡，自动黑电平校准和用于调整饱和度，色调，伽马和清晰度的控制。数据通过双通道MIPI CSI-2接口传输，该接口提供足够的数据带宽以支持诸如1080p（每秒30帧）和720p（每秒60帧）的公共视频流格式。该模块通过带有15针平柔和的电缆（FFC）连接到FPGA开发板，该电缆（FFC）与流行的覆盆子PI开发板上的连接器兼容。PCAM 5C配有10厘米的平面柔性电缆和带M12镜头安装的工厂安装的固定聚焦镜头，因此可以用完盒子。

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• 5MP彩色系统芯片图像传感器
• 15针FFC连接器的图像数据
• 双车道MIPI CSI-2图像传感器接口
• 支持QSXGA@15Hz, 1080p@30Hz, 720p@60Hz, VGA@90Hz, QVGA@120Hz*
• 输出格式包括RAW10，RGB565，CCIR656，YUV422 / 420，YCBCR422和JPEG压缩*
• 标准M12镜头安装，用于镜头的互换性
• 船上装有10厘米的电缆和工厂安装的固定焦距镜头
• 小PCB尺寸，灵活设计(4.0 cm x 2.5 cm)
• 1×7直100 mil头访问辅助摄像机信号
• 使用与Pcam兼容的Digilent开发板

＊并不是所有的分辨率和输出格式都经过测试。

像Pcam 5C这样的图像传感器断点，只能由硬件中带有MIPI CSI-2控制器的SoC控制，使用这些断点需要复杂的软件来正确配置控制器和传感器。当尝试在FPGA主机上实现使用这种断点的方法时，有两个现实的选择:

1. 支付许可费用以获得设计用于fpga的MIPI CSI-2 IP。通常，这将提供一个非常健壮的解决方案和良好的软件支持，包括嵌入式Linux驱动程序。这些产品的授权费用非常高，对许多人来说成本过高。源代码通常也是加密的，所以不能为教育目的而研究。
2. 从头开始开发硬件和软件。这需要来自具有先进技能的人的大型时间。它还需要访问最无法访问的信息，包括已关闭的规格和数据表。

为了解决这个问题，Digilent开发了一套开源的Vivado IP核，可以与FPGA和Zynq主机板上的Pcam 5C一起工作。为了以一种实际的方式实现这一点，我们采取了一些捷径来限制这个IP的功能，使其不能像一些可用的授权解决方案那样强大。此外，与IP配对的软件目前没有充分利用OV5640的所有功能，这影响了生成的图像的质量。由于这些ip是开源的，Digilent鼓励用户为这些核心的开发和改进做出贡献。

注意:通过选择电路板，Digilent提供了许可凭证，作为这些开源IP核的替代品。

在各种Digilent FPGA板上支持Pcam 5C的完整演示列表可以在示例项目部分的Pcam 5C资源中心。

虽然PCAM 5C上的连接器与Raspberry PI兼容，但Digilent未验证，这两个设备正常工作，不提供软件。

PCB是40毫米长和25毫米宽。15针FFC连接器为直角，底部安装，间距为1mm。

Pcam 5C包含一个双通道MIPI scsi -2接口，用于将Pcam 5C上的OV5640图像传感器的图像数据传输到所附主机。它由三个差分对组成，两个用于数据，一个用于时钟信号，都路由到15针FFC连接器。时钟和数据信号由图像传感器驱动，并应被视为所附主机的输入。

MIPI CSI-2接口的物理层称为D-PHY。它由Xilinx Ultrascale设备上的本地I/O块支持，但为了连接到Xilinx 7系列设备，需要一些外部FPGA的无源电路。有关7系列器件使用D-PHY所需电路的详细信息，请参见XAPP894应用注释可从Xilinx获得。

关于MIPI CSI-2和D-PHY的详细信息超出了本文档的范围。Digilent提供开源的MIPI CSI-2和D-PHY Vivado IP核，可以通过研究了解更多信息。这些IP核包含在Digilent Vivado Library.．

PCAM 5C上的SCCB是一个用于访问OV5640图像传感器的控制寄存器的双引脚总线。总线的方式与I2C总线相同，可以完全相同。这意味着它可以使用现有的I2C IP核或RTL来控制。有关I2C总线如何工作的更完整描述，请参阅I2C基本面指南．

预计主机在SCL和SDA上提供1.5 kohm上拉电阻。连接的主机驱动时钟（SCL）并表现为总线上的主设备。OV5640在I2C地址0x78 / 0x79或7位格式0b111100处用作从站。

使用SCCB访问的寄存器映射由组织在16位地址空间中的8位寄存器组成。在OmniVision提供的专有文档中详细介绍了注册读写事务是如何发生的。大多数用户不需要完全理解SCCB事务是如何发生的，而是可以依赖于Pcam 5C演示中包含的库，这些库使用Zynq I2C硬件来正确地读写OV5640寄存器。

使用SCCB访问的寄存器用于控制OV5640图像传感器。这包括诸如初始化传感器的事项，设置输出格式，并启用图像处理功能。

OV5640图像传感器寄存器映射在OV5640数据表中完全记录，但Diulent无权重新分发该文档。要在寄存器上获取完整信息，请联系omnivision并请求访问OV5640数据表。

中描述的Pcam 5C演示项目的Xilinx SDK源代码软件支持部分包含大多数关于寄存器需要在几次使用PCAM 5C时写入的寄存器的实用信息。如果不需要数据表中的更多详细信息，也可以提及。

Pcam 5C通过15针FFC连接到主机板。它配有10厘米的电缆，预先连接到模块上的FFC连接器。如果由于任何原因，该电缆与Pcam 5C分离，则需要重新安装。这可以通过以下方式实现:

1. 在PCAM 5C的底部定位15引脚FFC连接器。
2. 将连接器边缘的黑色塑料片拉出，远离连接器的开口。这将打开连接器。
3. 将FFC与面向上的触点插入到PCAM 5C PCB上。蓝侧（没有暴露的触点）应该朝下。
4. 确保完全插入FFC。
5. 轻轻按下两边的黑色塑料标签回到连接器的其余部分，锁住FFC。
6. 通过确保黑色塑料片的两侧触摸连接器的白色部分，测试FFC牢固固定。然后轻轻地拉紧FFC以确保它不松动。
7. FFC现在连接正确。

有关如何将FFC的另一侧安装到主板的信息，请参阅“电路板参考手册”的PCAM部分。

Pcam 5C提供的镜头解决方案包括一个M12镜头固定架和一个出厂安装的带有镜头盖的手动对焦镜头。镜头对焦可通过顺时针或逆时针旋转进行调节。

只要它们不是非常靠近镜头，就可以将镜头的焦点调整为将导致大多数物体焦点的点。这可以通过运行PCAM 5C演示项目在实践中完成，然后调整镜头的焦点，直到几英尺远的物体看起来非常清晰，锐利。除非需要专注于接近PCAM 5C的对象，否则不需要进一步调整镜头。

有关Pcam 5C镜头的完整光学特性，请参阅其数据表．M12镜头架的机械尺寸可在其数据表也

还可以用不同的M12镜头更换包含的透镜。许多合适的M12镜片具有一系列独特的特色，可从第三方供应商出售。选择第三方镜头时应注意，以确保适合使用OV5640图像传感器和PCAM 5C镜头安装件。如果过度拧紧，则一些较长的镜头可以与图像传感器接触，这可能导致损坏。

Digilent建议，除非更换了另一个镜片，否则所含镜片永远不要完全取出。这将有助于防止损坏图像传感器，这是非常脆弱的。如果换用不同的镜头，应在清洁的环境中进行，并且应尽量缩短图像传感器暴露的时间。

主机使用15针FFC连接器上的PWUP信号打开和关闭Pcam 5C。它直接控制Pcam 5C上的电源，在OV5640不高驱动时断开电源。为了使用Pcam 5C, PWUP信号必须被驱动到高电平。

Pcam 5C的开机顺序包括多个步骤。中描述的Pcam 5C演示的源代码中实现了这些步骤软件支持部分，但亦在此提供以供参考:

1. 通过在CAM_PWUP上应用100ms的低脉冲来执行一个电源周期，然后驱动它高。
2. 等待50毫秒。
3. 从寄存器0x300a和0x300b读取传感器ID，并分别检查0x56和0x40。
4. 通过写入0x11来注册地址0x3103，从垫中选择系统输入时钟。
5. 通过写入0x82寄存器地址0x3008来执行软件复位。
6. 等待10ms。
7. 通过将0x42写入寄存器地址0x3008，取消断言复位并启用掉电，直到配置完成。
8. 通过将0x03写入寄存器地址0x3103，从PLL中选择系统输入时钟。
9. 设置锁相环寄存器所需的MIPI数据速率和传感器定时(帧速率)。
10. 设置成像配置寄存器。
11. 通过为单线模式或0x25编写0x45来启用MIPI接口，以便单线模式为注册地址0x300E。
12. 让MIPI时钟自由运行，当没有包传输时，通过写入0x14寄存器地址0x4800来强制LP11。
13. 设置输出格式为RAW10，写入0x00寄存器地址0x4300，写入0x03寄存器地址0x501F。
14. 通过写入0x02寄存器地址0x3800唤醒传感器。

在执行过程中，可以在任何时间重复上述步骤，对传感器执行复位。

Pcam 5C上标记为J3的未加载头可用于访问OV5640的一些额外信号。这是为了让那些访问OV5640数据表的人可以使用他们提供的一些额外功能。这些信号对于那些没有访问OV5640数据表的人来说是没有用的，因为它们没有文档记录。大多数人都不需要使用这些信号上提供的功能，它们的使用也不是Pcam 5C的正常功能所必需的。

下表简要描述了这些信号。

Pcam 5C PCB的设计允许集成电路，可以驱动自动聚焦M12液体镜头组件，如由varioptic.．驱动液体透镜组件所需的电路未加载在PCAM 5C的当前版本中（参见第2页）Pcam 5度示意图)，但是这个功能可能会被整合到未来版本的Pcam 5C中。如果您有兴趣获得具有液体镜片功能的Pcam 5C版本，请使用Digilent论坛．

Pcam 5C的原理图可用这里．关于OV5640图像传感器SoC的更多信息可以在传感器数据表中找到，可以通过联系OmniVision获得。对OV5640的简要概述在OV5640产品简报．

演示如何使用Pcam 5C的示例代码可以在它的资源中心．

如果你有任何关于Pcam 5C的问题或意见，请随时将它们发布在适当的部分(“附加板”)Digilent论坛．