Обо мне
    Резюме
    Портфолио
    Услуги
    Контакты
    Астро
    Схемотехника
    Мультикоптеры
    Автономный дом
Язык:

Начитавшись даташитов, захотел сделать свою камеру

11/02/2011 14:48:47
Проект: Мелкая CCD / CMOS USB камера

незаконченный материал

Статус: Почти созрела окончательная модель. Читаю даташиты, мыслю, заказал микрух. Вероятно начну с повторения структуры QHY5: Cypress жук, eeprom и сенсор.

Теоретические измышления

Сначала я хотел взять какую-нить охранку на соневском чипе и "переделать её" на предмет оснащения 16бит АЦП и USB-интерфейсом, возможностью регулировки gian / offset и, главное, выдержки. Даже успел разобрать одну камеру, точнее она попала ко мне полуразобранной.

Хочу купить USB-осцил и "дизассемблировать", то есть разобраться как работает эта камера. Камера состоит из соневского 1/3" чипа, точная модель неизвестна, да и не так важна. Судя по соневскому сайту это может быть один из чипов:

- ICX254AL*2 1/3 EIA 510 x 492 1,600 Plastic DIP 16 CXD2400R, CXD2463R
- ICX404AL*1 1/3 EIA 510 x 492 1,350 Plastic DIP 16 CXD2400R, CXD2463R
- ICX255AL*2 1/3 CCIR 500 x 582 1,600 Plastic DIP 16 CXD2400R, CXD2463R
- ICX405AL*1 1/3 CCIR 500 x 582 1,350 Plastic DIP 16 CXD2400R, CXD2463R
- ICX258AL*2 1/3 EIA 768 x 494 1,000 Plastic DIP 16 CXD1265R, CXD2463R
- ICX408AL*1 1/3 EIA 768 x 494 850 Plastic DIP 16 CXD1265R, CXD2463R
- ICX658ALA*2 1/3 EIA 768 x 494 1,100 Plastic DIP 16 CXD1265R, CXD2463R
- ICX259AL*2 1/3 CCIR 752 x 582 1,000 Plastic DIP 16 CXD1265R, CXD2463R
- ICX409AL*1 1/3 CCIR 752 x 582 850 Plastic DIP 16 CXD1265R, CXD2463R
- ICX659ALA*2 1/3 CCIR 752 x 582 1,100 Plastic DIP 16 CXD1265R, CXD2463R

На той же плате камеры стоит ещё два жука. Один, рекомендованный к этим CCD, так называемый timing generator, то есть генератор синхроимпульсов: CXD2463R . Его роль понятна и нужна в моей камере. Второй чип, с ним хуже - это тоже соневский чип CXA1310AQ. Его функция брать поток от CCD, тактируемой timing generatorом, формировать видео-сигнал и согласовывать его с 75Омным кабелем - мне нафик ненужный чип и если буду делать свою камеру на основе этой платы, чип придётся постепенно полностью исключить из схемы, заменить своим МК. Как куплю осцил, обязательно вернусь к этой теме.

Теперь я хочу повторить QHY5, точнее собрать камеру на том же микроновском чипе MT9M001, только сделать её лучше. Мне не нравится, что чип выдаёт данные с матрицы в 10бит цифре, а контроллер рубит их до 8 бит. Оказывается, микроновский чип полностью автоматически генерит данные и синх-сигналы, остаётся только подобрать проц, способный подхватить поток, завернуть в пакет и передать компу. Потом, когда будет готов прототип, можно подумать о каскадировании 2х2 чипов в рамках одной камеры. Правда, геометрические характеристики чипа не очень способствуют каскадированию, будут огромные межчипные дыры. Но для попробовать пойдёт.

Предполагается, что чип должен тактироваться до 48 МГц. Цифра, как я, своим слабым умишкой (касательно схемотехники) понимаю, выбрана равной скорости USB 2.0, но может просто совпадение. В QHY5 стоит кварц в два раза меньшей частоты, то есть 24 МГц (upd: cypress жук всегда тактируется 24 МГц кварцем, внутрь давая 12/24/48 МГц на выбор юзера, переключая программно. На USB даёт 480 МГц для high-speed соединения. Логично и камеру тактировать теми же 24/48 МГц, забирая максимально быстро кадр). Им тактируется Cypress CY7C68013A, чип во всех отношениях отличный. Есть описание прошлой версии контроллера на русском "Практикум программиста USB-Устройств" и "Высокоскоростные контроллеры USB производства компании Cypress", изучу. Вкратце, на основе 8051 проца собран неплохой однокристал с богатой переферией, в т.ч. железным USB:

  • Однокристальный прибор, содержащий приемопередатчик USB 2.0, SIE и усовершенствованный 8051 микропроцессор
  • Программное обеспечение: 8051 совместимая прикладная программа выполняется из внутреннего ОЗУ, которое может быть загружено по USB из EEPROM или из внешней памяти (только для 128- выводного корпусного исполнения)
  • Четыре программируемых объемных/прерываемых/изохронных оконечных устройства режим буферизации: двойной, тройной и четверной
  • 8-или 16- разрядный внешний интерфейс данных

.. и т.п., отсюда: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Cypress/usb/USB_High-Speed/cy7c68013.htm .

Поверхностно изучил ARM7, чуток знаю ATmega и почитываю про Cypress. И всё больше склоняюсь к тому, что железный FIFO Cypress-овского жука - то, что мне нужно. Заказал на попробовать и микроновский сенсор, и процессор Cypress-овский.

 


 

Итак, пришёл заказанный MT9M001 чб в несколько необычном для меня кузове, LCC-48, вот описание нашёл, как паять его: http://www.colibrys.com/files/pdf/products/30N.SOLDERING.A.26.10.10.pdf и пара картинок оттуда же. Фотки чипа чуть позже

Пытался заказать чип напрямую в США, в digikey.com. За доставку десятка грамм на другой континент они заломили 50$. Замечу, что с той же Америки я недавно за 5$ доставлял детальки телескопа, весом грамм ~50. В итоге вёз через мАсковскую контору "Дельта-Электроника" с того же digikey. Доставка длилась почти месяц, обошлась в итоге в ~18..22$ (смотря какой курс). Не сказать, что дёшево, но для экспериментов пойдёт.

Так же пришли заказанные контроллеры Cypress. Сейчас рисую схему mo-guider-1 :), за основу беру QHY5, вот с сайта Антона Дрокина (astronomy.ru nick Anton) хорошие фотки QHY5: http://www.astronica.ru/2007/06/02/qhy5-inside/

Я планирую убрать левую часть с оптореле и RJxx разъёмом автогида, USB, eeprom и 3.3В преобразователь вынесу под cypress пока. Впрочем, это не так важно, если задуматься, макет же.


Долго лежал у меня на полке микроновский чип, благополучно отфотканный ( http://photo.milantiev.com/?dir=1469 ) и завёрнутый обратно в пакетик. Но, как это часто бывает, и этой истории приходит конец. Чип достал, изучил програмку для ручной разводки печатных плат - Sprint Layout 5. С помощью известного в астро-кругах Ивана Ионова, да его ЧПУ-станка вырезал платку под чип и напаял его.

Звучит легко и непринуждённо... :), на деле же во-первых, я накололся с шагом ножек корпуса LCC-48. Я взял какой-то, как я понимаю с шагом в пол DIP-овского (1.27мм), попросил знакомого -=Serge=- развести его, ибо у него отлично это получается и с файликом направился к Ивану. Тот вырезал мне эту платку: http://photo.milantiev.com/big.php?file=1535-3&max=4 (слева-снизу), ножки разведены "абы как", только для того, чтобы перевести их в более удобно паяемый DIP стандарт 2.54мм.

Конечно же, чип с шагом ног, как оказалось, 1/25 дюйма, то есть 25.4 / 25 = 1,016 мм "почему-то" никак не хотел ложиться на плату. Занялся я пока другим делом. И занимался им, пока не натолкнулся на эту, несомненно великолепную по цене / (надеюсь) качеству плату: http://www.aliexpress.com/product-fm/444354105-EZ-USB-FX2LP-CY7C68013A-USB-logic-analyzer-core-board-Source-Code-wholesalers.html , заказал и через три недели получил её.

Стало логично разводить микроновский сенсор под 40 DIP-контактов этой "материнки". Так появилась вторая версия макетки. На ней разведены только 10 линий данных, питание и земля. Пока что земля общая, питание общее - с шумом будем бороться позже, сейчас "не до жиру", запустить бы камеру "вчерне".

Увы. Напаял я чип криво и отклеивая его, грел достаточно сильно (надеюсь, не фатально). В итоге повредил печатку: http://photo.milantiev.com/?dir=1541 . Попросил Ваню вырезать ещё одну такую же, тот вежливо согласился и ... вуаля. Надеюсь, напаял ещё живой сенсор :). http://photo.milantiev.com/?dir=1542 . Паял, сначала приклеив микруху двусторонним скотчем, предварительно залудив площадки на чипе и плате. И всё же, с одной стороны чуток не попал в ноги (не фатально, замыканий и неконтакта нет). Промыл в спирте, тщательно прозвонил тестером (нашёл один обрыв) и примерил на "материнку": http://photo.milantiev.com/?dir=1544 .

На очереди:

  • поморгать светодиодом через cypress от USB;
  • научиться записывать прогу в напаянный на "материнке" большой EEPROM;
  • тактировать сенсор, запустив его в "стандартном" режиме, получая поток данных, читать их и показывать на компе. Сначала просто понять "свет / тень", потом пробовать объектив поднести к сенсору;
  • использовать вход "старт/стоп" экспозиции, задавая произвольную выдержку.
  • общаться с сенсором по i2c, задавать gain, subframe;

 


 

[ ...... пишем-с .....]

 

Цель проекта: Создать свою простенькую астро-камеру. Финальная цель проекта, камера из матрицы 2х2, к примеру, соневских 285 чипов с охлаждением. Но это лет через 100500, думаю :)

Структура проекта глобально:

Схема и её суть:

Программная часть:

Практическая реализация:

Готовое изделие:

Sony CCD на складе в питере. http://nevael.ru/internet_magazin?folder_id=71290&mode=folder
http://www.astrosurf.com/audine/English/index0.htm
http://www.cfht.hawaii.edu/~baril/Pyxis/
http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,79958.msg1390728.html#msg1390728

http://www.kit-e.ru/assets/files/pdf/2009_05_17.pdf

переделка вебок под длинные выдержки (по сути полноценная камера на мелком соневском чипе). Можно использовать, как макет, надо только usb-осцил купить: http://www.starlab.ru/showthread.php?t=1804

 

http://www.starterkit.ru/html/index.php?name=shop&op=view&id=9 - отладочная плата на ARM7 с high-speed usb. Возможно, стоит применять её вместо cypress, так как атмел я уже чуток знаю и, по отзывам, cypress хуже (проверить).


Архив

Телефон: +7 (928) 425-32-10
e-mail: