馬達驅(qū)動和自動聚焦控制 - 5MP一體化高清機芯——復(fù)雜場景監(jiān)控設(shè)計利器

　　馬達驅(qū)動和自動聚焦控制部分

　　一體化機芯具有變焦和自動聚焦功能，這部分需要MCU、一體機鏡頭、馬達驅(qū)動部分三者配合才能完成的。本項目的馬達驅(qū)動和MCU采用而者合一的TMPM342芯片。TMPM342是東芝公司一款MCU、MCD（Motor Control Driver）、PSC（Programmable Servo Controller）集成在一起的單芯片SOC，可以方便的控制電機、光圈，內(nèi)置ARM CortexM3，可以方便靈活的實現(xiàn)更多功能。TMPM342的MCD可以很方便的實現(xiàn)對步進電機、直流電機、電磁線圈的控制，結(jié)合MCU和AF、AE算法，可以很方便的實現(xiàn)自動聚焦、自動曝光控制。TMPM342中的PSC可編程伺服控制可以實現(xiàn)PID算法，利用這個可以實現(xiàn)防抖等功能。由此，可以說TMPM342是常適合用來開發(fā)一體化機芯的。本項目就是通過TMPM342來實現(xiàn)對鏡頭馬達、光圈的驅(qū)動，并實現(xiàn)自動聚焦、自動曝光控制等功能。TMPM342內(nèi)部框圖及控制示意圖如圖3。

　　圖3. TMPM342FY內(nèi)部框圖及控制示意圖

　　自動聚焦原理及實現(xiàn)

　　自動聚焦是一體化機芯中最重要的功能。自己聚焦原理很簡單，一般流程如下：先判斷圖像是否清晰，如果清晰就結(jié)束一輪聚焦過程，如果不清晰就開始搜索周圍是否有清晰點，直到搜索到清晰點結(jié)束一輪聚焦過程。自動聚焦一般采用爬山法，爬山法是向值增加的方向持續(xù)移動的簡單過程，直到達到峰值為止，周圍相鄰狀態(tài)中沒有比峰值更高的值。

　　自動聚焦系統(tǒng)一般由兩部分組成，一部分是聚焦清晰度評價函數(shù)，這部分由FPGA來實現(xiàn)；另一部分是電機驅(qū)動及聚焦控制部分，這部分是由TMPM342來實現(xiàn)。自動聚焦實現(xiàn)框圖如圖4。

　　圖4.自動聚焦實現(xiàn)框圖

　　結(jié)束語

　　本文介紹了一種5MP實時一體化高清機芯的實現(xiàn)方式，采用業(yè)界最新的5MP sensor和最新的5MP一體機鏡頭，由FPGA來實現(xiàn)自主設(shè)計的ISP，通過TMPM342來實現(xiàn)聚焦和變焦電機的驅(qū)動，并同時實現(xiàn)自動聚焦和自動曝光和其他機芯功能。這是一種簡單靈活、性價比較高的實現(xiàn)方式。