一種低功耗圖像采集裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種低功耗圖像采集裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，包括雙向連接有型號為CYUSB3014的USB3.0控制器的上位機(jī)，與USB3.0控制器雙向連接的flash存儲器，輸入端與USB3.0控制器輸出端連接的電源模塊，輸入端與電源模塊輸出端連接并與USB3.0控制器雙向連接的CPU，以及CIS模擬前端；CIS模擬前端包括與CPU連接的CIS光源驅(qū)動模塊，與CIS光源驅(qū)動模塊連接的CIS傳感器，以及輸入端與CIS傳感器輸出端連接、輸出端與CPU輸入端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；CIS光源驅(qū)動模塊、CIS傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器均與電源模塊輸出端連接。本發(fā)明有效降低了圖像采集裝置靜態(tài)時的功耗，延長了設(shè)備的使用壽命。
【專利說明】[0001] 一種低功耗圖像采集裝置及其實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種低功耗圖像采集裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 目前，現(xiàn)有的圖像采集設(shè)備(例如打印機(jī)、掃描儀)，其核心部分（圖像采集處理）由 于設(shè)計上的原因，因此均存在著一些共同的缺陷： (1) 靜態(tài)功耗高，在不工作時，其靜態(tài)功耗高達(dá)1W ; (2) 使用壽命不長、圖像采集效果不佳，現(xiàn)有的圖像采集設(shè)備都是長時間工作的，在長 時間給圖像采集模塊供電的情況下，大幅縮短了其PCB板上的電子元器件的使用壽命，設(shè) 備老化速度快，而這在很大程度上也影響了圖像的采集效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種低功耗圖像采集裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，主要解決現(xiàn)有的 圖像采集裝置存在靜態(tài)功耗高、設(shè)備老化快的問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種低功耗圖像采集裝置，包括上位機(jī)，與該上位機(jī)雙向連接的型號為CYUSB3014的 USB3. 0控制器，與USB3. 0控制器雙向連接的f lash存儲器，輸入端與該USB3. 0控制器輸出 端連接的電源模塊，輸入端與電源模塊輸出端連接、并由該電源模塊提供工作電源的CPU， 以及CIS模擬前端；所述CPU與USB3. 0控制器雙向連接，所述CIS模擬前端包括與CPU連 接的CIS光源驅(qū)動模塊，與該CIS光源驅(qū)動模塊連接的CIS傳感器，以及輸入端與CIS傳感 器輸出端連接、輸出端與CPU輸入端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述CIS光源驅(qū)動模塊、CIS傳感 器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器均與電源模塊的輸出端連接。
[0006] 進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括輸入端與電源模塊輸出端連接的隨機(jī)存取存儲器，該隨 機(jī)存取存儲器與CPU雙向連接。
[0007] 在上述硬件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了該低功耗圖像采集裝置的實(shí)現(xiàn)方法，包 括以下步驟： (1) 上位機(jī)向USB3. 0控制器發(fā)出工作指令，USB3. 0控制器接收指令后，控制電源模塊 上的各個使能打開，令CPU、CIS模擬前端和隨機(jī)存取存儲器上電工作； (2) USB3. 0控制器根據(jù)CPU中的電阻R和電容C，確定CPU從上電開始到正常工作所需 要的過渡時間，延時將指令發(fā)送至CPU ; (3) CPU接收指令并進(jìn)行處理，產(chǎn)生時鐘信號，然后控制CIS模擬前端采集圖像數(shù)據(jù)； (4) CIS模擬前端采集完圖像數(shù)據(jù)后反饋至CPU進(jìn)行處理，然后通過USB3. 0控制器傳 輸至上位機(jī)； (5) 上位機(jī)對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，并將圖像顯示，同時向USB3. 0控制器發(fā) 送圖像采集完畢指令； (6)USB3. 0控制器根據(jù)指令，在確定各個模塊的放電時間，延時控制電源模塊關(guān)閉各個 模塊的使能，使各個模塊進(jìn)入低功耗狀態(tài)。
[0008] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)中，CPU在處理CIS模擬前端反饋的圖像數(shù)據(jù)的過程中，還 將數(shù)據(jù)臨時存儲在隨機(jī)存取存儲器中。
[0009] 具體地說，所述步驟（3)中，CIS模擬前端采集圖像數(shù)據(jù)的具體過程如下： (3a)CPU向CIS光源驅(qū)動模塊傳輸指令，CIS光源驅(qū)動模塊點(diǎn)亮CIS傳感器，并控制CIS 傳感器采集圖像數(shù)據(jù)； (3b) CIS傳感器采集圖像數(shù)據(jù)后向模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸模擬電平信號； (3c )模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收模擬電平信號后，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號。
[0010] 再進(jìn)一步地，所述步驟（1)?（6)中，USB3. 0控制器從flash存儲器中調(diào)用相應(yīng)的 運(yùn)行代碼。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： (1)本發(fā)明通過設(shè)置的上位機(jī)、USB3. 0控制器、CPU及CIS模擬前端，可以很好地完成 發(fā)出圖像采集指令一圖像采集結(jié)束一裝置進(jìn)入靜態(tài)低功耗的過程，本發(fā)明采用功耗低、傳 輸速度快的型號為CYUSB3014的USB3. 0控制器，并結(jié)合了 RC延時控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 USB3. 0 控制器對CPU及CIS模擬前端的實(shí)時監(jiān)控，從而做到了采集圖像時各模塊正常工作、圖像 采集處理結(jié)束時失能的效果，其智能化的控制方式既確保了圖像采集裝置的正常采集圖像 工作，又確保了裝置在不工作的靜態(tài)情況下，所消耗的功耗達(dá)到最低，延緩了設(shè)備的老化速 度，保證了圖像的采集效果，并且也降低了成本的投入，通過測試，本發(fā)明在靜態(tài)時，其功耗 可低至0. 3W。
[0012] (2)本發(fā)明中的USB3. 0控制器通過電源模塊延時開關(guān)CPU，在CPU和CIS模擬前端 開始工作前，先計算出CPU需要上電穩(wěn)定工作的過渡時長，以便電源模塊供電穩(wěn)定，然后再 傳輸圖像采集指令，令(PU和CIS模擬前端開始工作；待圖像采集完畢后，再根據(jù)CPU和CIS 模擬前端使能釋放完畢的時間延時關(guān)閉電源模塊，進(jìn)入低功耗狀態(tài)。這種方式不僅能將各 模塊的性能最大程度的發(fā)揮出來，而且能避免其持續(xù)處于高能狀態(tài)，影響CPU的使用壽命。
[0013] (3)本發(fā)明設(shè)置了 flash存儲器，其用于儲存USB3.0控制器的運(yùn)行代碼，由于 flash存儲器具有斷電也能長久保持?jǐn)?shù)據(jù)的特點(diǎn)，因此，其也確保了 USB3. 0控制器能夠在 任何時候接收到上位機(jī)指令和CPU反饋的數(shù)據(jù)后快速調(diào)用相應(yīng)的運(yùn)行代碼，并進(jìn)行相應(yīng)的 處理工作。
[0014] (4)本發(fā)明運(yùn)行穩(wěn)定、性能優(yōu)異，可適用于任何圖像采集設(shè)備，因此，其具有廣泛的 市場應(yīng)用前景，非常適合在圖像采集領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于 下列實(shí)施例。 實(shí)施例
[0017] 如圖1所示，本發(fā)明包括上位機(jī)、USB3. 0控制器、flash存儲器、電源模塊、CPU和 CIS模擬前端，其中，上位機(jī)、CPU和flash存儲器均與USB3. 0控制器雙向連接，flash存儲 器用于存儲USB3. 0控制器的運(yùn)行代碼，并在USB3. 0控制器工作時從中調(diào)用出相應(yīng)的代碼。 本實(shí)施例中，USB3. 0控制器的型號為CYUSB3014,該種USB3. 0控制器的特點(diǎn)是功耗低，工作 速度快，能將接收到的數(shù)據(jù)快速傳給上位機(jī)。所述電源模塊用于向CPU和CIS模擬前端提 供工作電源，其輸入端與USB3. 0控制器連接，而輸出端則分別與CPU和CIS模擬前端各自 的輸入端連接。
[0018] 所述CIS模擬前端用于采集圖像數(shù)據(jù)，其包括與CPU連接的CIS光源驅(qū)動模塊，與 該CIS光源驅(qū)動模塊連接的CIS傳感器，以及輸入端與CIS傳感器輸出端連接、輸出端與 CPU輸入端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0019] 而所述CPU作為圖像采集數(shù)據(jù)的核心處理部分，其在處理數(shù)據(jù)的過程中，為方便 處理數(shù)據(jù)，會將部分?jǐn)?shù)據(jù)臨時存儲在與其雙向連接的隨機(jī)存取存儲器(即RAM)中，而該隨機(jī) 存取存儲器的輸入端也與電源模塊的輸出端連接。
[0020] 本發(fā)明的工作流程如下： (1) 上位機(jī)向USB3. 0控制器發(fā)出工作指令，USB3. 0控制器接收指令后，控制電源模塊 上的各個使能打開，令CPU、CIS模擬前端和隨機(jī)存取存儲器上電工作； (2) USB3. 0控制器根據(jù)CPU中的電阻R和電容C，確定CPU從上電開始到正常工作所 需要的過渡時間，延時將指令發(fā)送至CPU;該步驟中，CPU從上電開始到正常工作所需要的 過渡時間是利用了時間常數(shù)τ =RC來確定的，因此，時間常數(shù)越大，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時間越 長，過渡過程也越長； (3) CPU接收指令并進(jìn)行處理，產(chǎn)生時鐘信號，然后控制CIS模擬前端采集圖像數(shù)據(jù)； 該步驟中，CIS模擬前端采集圖像數(shù)據(jù)的具體過程如下： (3a)CPU向CIS光源驅(qū)動模塊傳輸指令，CIS光源驅(qū)動模塊點(diǎn)亮CIS傳感器，并控制CIS 傳感器采集圖像數(shù)據(jù)； (3b) CIS傳感器采集圖像數(shù)據(jù)后向模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸模擬電平信號； (3c)模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收模擬電平信號后，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號； (4) CIS模擬前端采集完圖像數(shù)據(jù)后反饋至CPU進(jìn)行處理，然后通過USB3. 0控制器傳 輸至上位機(jī)； (5) 上位機(jī)對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，并將圖像顯示，同時向USB3. 0控制器發(fā) 送圖像采集完畢指令； (6) USB3. 0控制器根據(jù)指令，在確定各個模塊的放電時間，延時控制電源模塊關(guān)閉各個 模塊的使能，使各個模塊進(jìn)入低功耗狀態(tài)。
[0021] 本發(fā)明通過合理的系統(tǒng)設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了圖像采集模塊靜態(tài)功耗低、圖像采集效果好 的目的。雖然本發(fā)明在硬件結(jié)構(gòu)方面，設(shè)計不復(fù)雜，但是需要很好地與設(shè)計的軟件相結(jié)合， 這樣，根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的編程，實(shí)現(xiàn)軟硬件的良好結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，并對 系統(tǒng)起到正面的優(yōu)化作用，因此，其設(shè)計并不簡單，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)來說，是具有明顯 的技術(shù)進(jìn)步的。
[0022] 上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方式之一，不應(yīng)當(dāng)用于限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍，凡在本發(fā)明的精神原則下所作出的毫無實(shí)質(zhì)意義的改動或潤色，或是進(jìn)行等同置換的 技術(shù)方案，其所解決的技術(shù)問題實(shí)質(zhì)上與本發(fā)明一致的，均應(yīng)當(dāng)概括在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種低功耗圖像采集裝置，其特征在于，包括上位機(jī)，與該上位機(jī)雙向連接的型號 為CYUSB3014的USB3. 0控制器，與USB3. 0控制器雙向連接的flash存儲器，輸入端與該 USB3. 0控制器輸出端連接的電源模塊，輸入端與電源模塊輸出端連接、并由該電源模塊提 供工作電源的CPU，以及CIS模擬前端；所述CPU與USB3. 0控制器雙向連接，所述CIS模擬 前端包括與CPU連接的CIS光源驅(qū)動模塊，與該CIS光源驅(qū)動模塊連接的CIS傳感器，以及 輸入端與CIS傳感器輸出端連接、輸出端與CPU輸入端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述CIS光源驅(qū) 動模塊、CIS傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器均與電源模塊的輸出端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗圖像采集裝置，其特征在于，還包括輸入端與電 源模塊輸出端連接的隨機(jī)存取存儲器，該隨機(jī)存取存儲器與CPU雙向連接。
3. -種低功耗圖像采集裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 上位機(jī)向USB3. 0控制器發(fā)出工作指令，USB3. 0控制器接收指令后，控制電源模塊 上的各個使能打開，令CPU、CIS模擬前端和隨機(jī)存取存儲器上電工作； (2) USB3. 0控制器根據(jù)CPU中的電阻R和電容C，確定CPU從上電開始到正常工作所需 要的過渡時間，延時將指令發(fā)送至CPU ; (3) CPU接收指令并進(jìn)行處理，產(chǎn)生時鐘信號，然后控制CIS模擬前端采集圖像數(shù)據(jù)； (4) CIS模擬前端采集完圖像數(shù)據(jù)后反饋至CPU進(jìn)行處理，然后通過USB3. 0控制器傳 輸至上位機(jī)； (5) 上位機(jī)對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，并將圖像顯示，同時向USB3. 0控制器發(fā) 送圖像采集完畢指令； (6) USB3. 0控制器根據(jù)指令，在確定各個模塊的放電時間，延時控制電源模塊關(guān)閉各個 模塊的使能，使各個模塊進(jìn)入低功耗狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低功耗圖像采集裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步 驟（3)中，CPU在處理CIS模擬前端反饋的圖像數(shù)據(jù)的過程中，還將數(shù)據(jù)臨時存儲在隨機(jī)存 取存儲器中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低功耗圖像采集裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步 驟（3)中，CIS模擬前端采集圖像數(shù)據(jù)的具體過程如下： (3a)CPU向CIS光源驅(qū)動模塊傳輸指令，CIS光源驅(qū)動模塊點(diǎn)亮CIS傳感器，并控制CIS 傳感器采集圖像數(shù)據(jù)； (3b) CIS傳感器采集圖像數(shù)據(jù)后向模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸模擬電平信號； (3c )模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收模擬電平信號后，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3?5任意一條所述的一種低功耗圖像采集裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征 在于，所述步驟（1)?（6)中，USB3. 0控制器從flash存儲器中調(diào)用相應(yīng)的運(yùn)行代碼。
【文檔編號】H04N1/00GK104104820SQ201410314085
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】羅穎, 劉強(qiáng), 楊海萍, 賈宏宇, 彭梁邑 申請人:寧波術(shù)有電子科技有限公司