”YUV-RGB変換２（画像ボードやタイミングの検討）”でタイミングを検討したが、どうやら、KBCR-M04VG（内蔵CMOS撮像素子、OV7725）は前のKBCR-M03VG（内蔵CMOS撮像素子、OV7640）と違っているようだ。リセットは逆で０でリセットのようだし、デフォルトではYUYVとデータが出てくるようだ。KBCR-M04VGの全体のフレームのタイミングを下に示す。データシートのタイミングチャートを基に作成した。


　　図１　OV7725のフレーム・タイミングチャート

クロックはいい加減に書いてあるので、ご了承いただきたい。tp = 2 tPCLK となっている。これはYU, YVで一画素を表しているからだ。実際にはHSYNCはないはずなのだが、データシートに書いてあったので、付けくわえておいた。今度のボードは50MHzの水晶発振器が付いているので25MHzピクセルクロックのVGAとなる。Spartan3A Starter Kitのユーザーズマニュアルに書いてあるタイミングを下に示す。（表 6-2 を引用）



図１と表6-2を比べるとタイミングがだいぶ違う。今まではVGAはCMOSカメラのフレームの1/2としていたが、今回はCMOSカメラ、VGAともそれぞれのタイミングで入力、出力してもらうことにした。OV7725はVGAを60フレーム/secで出力することもできるようだが、とりあえず30フレーム/secとする。つまり、少なくとも1/15sec カメラを止めていれば、思い通りのVGA出力が出てくるだろう。

次に全体のタイミングチャートを示す。

　図3 YUV-RGB変換回路タイミングチャート

前のタイミグンチャートと同じようだけど、もう1つSRAMが増えているので、メモリのデータ入出力が2つある。MD1とMD2だ。MD1は以前同様に16ビット幅に2つのYを保存する。MD2は同じく16ビット幅の上位バイトにUを下位バイトにVを保存する。一度に1バイトをWriteするので、1クロック間では上位バイトか下位バイトだけをWriteする。例えばMD2のタイミングチャートの上に書いてある、”CAMERA U0, XX”はCMOSカメラからのUの0番目をSRAMの上位バイトだけに書き込み、下位バイトは書きこまないことを示す。”XX, CAMERA V0”はVの0番目を下位バイトだけに書き込み、上位バイトには書きこまないことを示す。
SRAMのRead/WriteがR/Wで、アドレスがMADDRになっている。アドレスは2つのSRAM共通とする。SRAM_WRは実際にSRAMに書き込むタイミングを示し、UBはUpper Byteの書き込み、LBはLower Byteの書き込みを示す。
CAM_Yはカメラから入力したデータのフォーマットを示す。上に書いてあるのがYUVの出力されるフォーマットである。UYVY...と出力される。Y_FFはそのCAM_Yをラッチした出力でYを保存しておくためのFFだ。
このような仕様でSRAMにCMOSカメラのYUVデータを格納しようと思っている。ちなみにY、UVとも最初はCMOSカメラからのデータの書き込みが間に合わないので、変なデータをディスプレイに表示してしまうが、1フレーム終われば正常な値を出力するので問題はない。
YUV422なのでYに対してUVは半分のデータ量しかないため、ディスプレイに表示するためにSRAMからUVはラッチされて2ピクセルの間、使う必要がある。その辺はタイミングチャートに表していない。
DISPLAY_DATAはVGA用のデータをSRAMからリードするタイミングで、これはCMOSのタイミングとは全く別にする。以前はmaster_syncでVGAのアドレスも同期していたが、これはやめることにする。VGAは521ライン、CMOSカメラは510ラインなので、VGAのフレーム2回はCMOSカメラのフレーム1回に入らなくなった。

電子工作コンテスト２００９のノミネート作品が発表されました。いずれ劣らぬ作品たちで動画を見ると楽しめます。教えていただいた、いえながさんも３作品がノミネートされています。おめでとうございます。
特に印象に残ったのが、Timpy Rev8.0とコイルガン戦車。
Timpy Rev8.0は有機ＥＬディスプレイ付きで、漢字表示可能。耳かけスピーカーに組み込んだMP3プレーヤー。Micro SDカードが入る。USBでWindowsにもマウントできるし、売り物みたい。完成度がすごい。売っていたら欲しいかも？
コイルガン戦車はここまでやるか？という感じ。戦車を改造して、コイルガンを載せている。パチンコの玉を磁力で打ち出す。それがはんぱない。コイルを４重に搭載して、ストロボ用の電解コンを何個も搭載し、コーラの缶を打ち抜く威力がある。一見の価値ありだと思う。
世の中には、いろんなことやっている人がいるもんだ。。。おもしろそう。。。

”YUV-RGB変換１（方式の検討）”の続き
方式は決まったので、画像ボードとタイミングの検討をしよう。
画像ボードは”DWM誌の2007年8月号と2007年10月号の基板でカメラの画像を表示”のボードではSRAMの帯域が足りない。10nsの非同期SRAMを10nsサイクルで使いたくないので、SRAMだったら倍のデータバス幅が欲しい。そこで、同じESP企画の画像ベースボード（Spartan3E XC3S1200＋4M高速SRAM）【CQBB-IMG】とデジタルCMOSカメラ【KBCR-M04VG】の組み合わせで行くことにした。
CQBB-IMGボードは回路図を見ると、16ビットのアクセスタイム10ns のSRAMが2つ搭載されている。（SDRAMやDDR SDRAMが搭載されていると楽なんだけど）これで25MHzで動作させてもメモリ帯域が足りるはず。デジタルCMOSカメラ【KBCR-M04VG】はNDAの影響か？データシートがネットにない。カタログがこの辺にある。一応画像ボードと一緒にもう少し詳しいデータシートが添付されているのだが、まだなぞの部分が多い。このCMOSカメラは前のと違ってVGAで60フレーム出力することができるが、とりあえず以前同様VGAを30フレームで出力させることにする。
OV7725のデータシートを見てみると、GRB4:2:2で出力することができるようだ。SCCBバスで設定してこれで出すのもありだろうか？でも満足なマニュアルがなくて、どんなフォーマットで出てくるかが書いていない。手探り状態なので、やはり、とりあえずYUV-RGB変換してみることにする。
検討したタイミングチャートを下図に示す。



前のタイミグンチャートと同じようだけど、もう1つSRAMが増えているので、メモリのデータ入出力が2つある。MD1とMD2だ。MD1は以前同様に16ビット幅に2つのYを保存する。MD2は同じく16ビット幅の上位バイトにUを下位バイトにVを保存する。一度に1バイトをWriteするので、1クロック間では上位バイトか下位バイトだけをWriteする。例えばMD2のタイミングチャートの上に書いてある、”CAMERA U0, XX”はCMOSカメラからのUの0番目をSRAMの上位バイトだけに書き込み、下位バイトは書きこまないことを示す。”XX, CAMERA V0”はVの0番目を下位バイトだけに書き込み、上位バイトには書きこまないことを示す。
SRAMのRead/WriteがR/Wで、アドレスがMADDRになっている。アドレスは2つのSRAM共通とする。SRAM_WRは実際にSRAMに書き込むタイミングを示し、UBはUpper Byteの書き込み、LBはLower Byteの書き込みを示す。
CAM_Yはカメラから入力したデータのフォーマットを示す。上に書いてあるのがYUVの出力されるフォーマットである。UYVY...と出力される。UV_FFはそのCAM_Yをラッチした出力でUVを保存しておくためのFFだ。
このような仕様でSRAMにCMOSカメラのYUVデータを格納しようと思っている。ちなみにY、UVとも最初はCMOSカメラからのデータの書き込みが間に合わないので、変なデータをディスプレイに表示してしまうが、1フレーム終われば正常な値を出力するので問題はない。
YUV422なのでYに対してUVは半分のデータ量しかないため、ディスプレイに表示するためにSRAMからUVはラッチされて2ピクセルの間、使う必要がある。その辺はタイミングチャートに表していない。

(2009/11/27 追記)
KBCR-M04VGは前のKBCR-M03VGと違っているようだ。リセットは逆で０でリセットのようだし、デフォルトではYUYVとデータが出てくるようだ。もう一度、タイミングを書きなおす。