马达驱动和自动聚焦控制 - 5MP一体化高清机芯——复杂场景监控设计利器

　　马达驱动和自动聚焦控制部分

　　一体化机芯具有变焦和自动聚焦功能，这部分需要MCU、一体机镜头、马达驱动部分三者配合才能完成的。本项目的马达驱动和MCU采用而者合一的TMPM342芯片。TMPM342是东芝公司一款MCU、MCD（Motor Control Driver）、PSC（Programmable Servo Controller）集成在一起的单芯片SOC，可以方便的控制电机、光圈，内置ARM CortexM3，可以方便灵活的实现更多功能。TMPM342的MCD可以很方便的实现对步进电机、直流电机、电磁线圈的控制，结合MCU和AF、AE算法，可以很方便的实现自动聚焦、自动曝光控制。TMPM342中的PSC可编程伺服控制可以实现PID算法，利用这个可以实现防抖等功能。由此，可以说TMPM342是常适合用来开发一体化机芯的。本项目就是通过TMPM342来实现对镜头马达、光圈的驱动，并实现自动聚焦、自动曝光控制等功能。TMPM342内部框图及控制示意图如图3。

　　

　　图3. TMPM342FY内部框图及控制示意图

　　自动聚焦原理及实现

　　自动聚焦是一体化机芯中最重要的功能。自己聚焦原理很简单，一般流程如下：先判断图像是否清晰，如果清晰就结束一轮聚焦过程，如果不清晰就开始搜索周围是否有清晰点，直到搜索到清晰点结束一轮聚焦过程。自动聚焦一般采用爬山法，爬山法是向值增加的方向持续移动的简单过程，直到达到峰值为止，周围相邻状态中没有比峰值更高的值。

　　自动聚焦系统一般由两部分组成，一部分是聚焦清晰度评价函数，这部分由FPGA来实现；另一部分是电机驱动及聚焦控制部分，这部分是由TMPM342来实现。自动聚焦实现框图如图4。

　　

　　图4.自动聚焦实现框图

　　结束语

　　本文介绍了一种5MP实时一体化高清机芯的实现方式，采用业界最新的5MP sensor和最新的5MP一体机镜头，由FPGA来实现自主设计的ISP，通过TMPM342来实现聚焦和变焦电机的驱动，并同时实现自动聚焦和自动曝光和其他机芯功能。这是一种简单灵活、性价比较高的实现方式。