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MT9V034寄存器描述1.pdf
Aptina Confidential and Proprietary
MT9V034: 1/3-Inch Wide-VGA Digital Image Sensor
Features
1/3-Inch Wide-VGA CMOS Digital Image Sensor
MT9V034
For the latest data sheet revision, refer to Aptina’s Web site: www.aptina.com
Features
• DigitalClarity® CMOS imaging technology
• Array format: Wide-VGA, active 752H x 480V
(360,960 pixels)
• TrueSNAP™ global shutter photodiode pixels;
simultaneous integration and readout
• Monochrome or color: NIR enhanced performance
for use with non-visible NIR illumination
• Readout modes: progressive or interlaced
• Shutter efficiency: >99%
• Simple two-wire serial interface
• Real-time exposure context switching - dual register
set
• Register lock capability
• Window size: User programmable to any smaller
format (QVGA, CIF, QCIF). Data rate can be
maintained independent of window size
• Binning: 2 x 2 and 4 x 4 of the full resolution
• ADC: On-chip, 10-bit column-parallel (option to
operate in 12-bit to 10-bit companding mode)
• Automatic controls: Auto exposure control (AEC)
and auto gain control (AGC); variable regional and
variable weight AEC/AGC
• Support for four unique serial control register IDs to
control multiple imagers on the same bus
• Data output formats:
– Single sensor mode:
10-bit parallel/stand-alone
8-bit or 10-bit serial LVDS
– Stereo sensor mode:
Interspersed 8-bit serial LVDS
• High dynamic range (HDR) mode
Applications
• Security
• High dynamic range imaging
• Unattended surveillance
• Stereo vision
• Video as input
• Machine vision
• Automation
Table 1:
Key Performance Parameters
Parameter
Optical format
Active imager size
Active pixels
Pixel size
Color filter array
Shutter type
Maximum data rate
master clock
Full resolution
Frame rate
ADC resolution
Responsivity
Dynamic range
Supply voltage
Power consumption
Value
1/3-inch
4.51mm(H) x 2.88mm(V)
5.35mm diagonal
752H x 480V
6.0 x 6.0µm
Monochrome or color RGB Bayer
pattern
TrueSNAP™ Global shutter
27 Mp/s
27 MHz
752 x 480
60 fps (at full resolution)
10-bit column-parallel
4.8 V/lux-sec (550nm)
>55dB linear;
>110dB in HDR mode
3.3V +0.3V (all supplies)
<160mW at maximum data rate
(LVDS disabled); 120µW standby
power at 3.3V
–30°C to +70°C ambient
48-pin CLCC
Operating temperature
Packaging
Ordering Information
Table 2:
Available Part Numbers
Part Number
MT9V034C12STM
MT9V034C12STC
MT9V034C12STMD ES
MT9V034C12STMH ES
Number
of Pins
Description
CLCC (monochrome)
48-pin
48-pin
48-pin Monochrome demo kit
48-pin Monochrome head
CLCC (color)
MT9V034C12STCD ES
MT9V034C12STCH ES
48-pin
48-pin
board
Color demo kit
Color head board
PDF: 09005aef8366edcb/Source: 09005aef8366ede5
MT9V034_DS - Rev. A 10/08 EN
1
Aptina Imaging reserves the right to change products or specifications without notice.
©2008 Aptina Imaging Corporation All rights reserved.
Products and specifications discussed herein are subject to change by Aptina without notice.
Aptina Confidential and Proprietary
MT9V034: 1/3-Inch Wide-VGA Digital Image Sensor
Table of Contents
Table of Contents
Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Ordering Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Pin Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Pixel Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Pixel Array Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Color Device Limitations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Pixel Binning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Interlaced Readout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Automatic Black Level Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Other Limiting Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Output Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Output Data Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Serial Bus Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Start Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Slave Address. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Acknowledge Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
No-Acknowledge Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Stop Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Bus Idle State. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Data Bit Transfer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Two-Wire Serial Interface Sample Read and Write Sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
16-Bit Write Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
16-Bit Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
8-Bit Write Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
8-Bit Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Register Lock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Lock All Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Lock Only Read Mode Registers (R0x0D and R0x0E). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Real-Time Context Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Shadowed Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Feature Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Operational Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Master Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Simultaneous Master Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Sequential Master Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Snapshot Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Slave Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Signal Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
On-Chip Biases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
ADC Voltage Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
V_Step Voltage Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Chip Version . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Window Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Blanking Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Pixel Integration Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
Total Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
PDF: 09005aef8366edcb/Source: 09005aef8366ede5
MT9V034_DS - Rev. A 10/08 EN
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©2008 Aptina Imaging Corporation. All rights reserved.
Aptina Confidential and Proprietary
MT9V034: 1/3-Inch Wide-VGA Digital Image Sensor
Table of Contents
Changes to Integration Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
Exposure Indicator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
High Dynamic Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
ADC Companding Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
Gain Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Changes to Gain Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Analog Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
Digital Gain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
Black Level Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
Row-wise Noise Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Automatic Gain Control and Automatic Exposure Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Pixel Clock Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
Hard Reset of Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Soft Reset of Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
STANDBY Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Monitor Mode Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Read Mode Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Column Flip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Row Flip. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Pixel Binning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Row Binning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Column Binning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Interlaced Readout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
LINE_VALID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
LVDS Serial (Stand-Alone/Stereo) Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
LVDS Output Format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
LVDS Enable and Disable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
LVDS Data Bus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
Electrical Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
Propagation Delays for PIXCLK and Data Out Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
Propagation Delays for FRAME_VALID and LINE_VALID Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
Two-Wire Serial Bus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
Minimum Master Clock Cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
Package Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
Appendix A – Power-On Reset and Standby Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
Revision History. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82
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List of Figures
List of Figures
Figure 1:
Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Figure 2:
48-Pin CLCC Package Pinout Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Figure 3:
Typical Configuration (Connection)—Parallel Output Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Figure 4:
Pixel Array Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Figure 5:
Pixel Color Pattern Detail (Top Right Corner) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Figure 6:
Spatial Illustration of Image Readout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Figure 7:
Timing Example of Pixel Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Figure 8:
Row Timing and FRAME_VALID/LINE_VALID Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Figure 9:
Timing Diagram Showing a Write to R0x09 with the Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Figure 10:
Timing Diagram Showing a Read from R0x09; Returned Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Figure 11:
Timing Diagram Showing a Bytewise Write to R0x09 with the Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Figure 12:
Timing Diagram Showing a Bytewise Read from R0x09; Returned Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . .18
Figure 13:
Simultaneous Master Mode Synchronization Waveforms #1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Figure 14:
Simultaneous Master Mode Synchronization Waveforms #2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Figure 15:
Sequential Master Mode Synchronization Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Figure 16:
Snapshot Mode Interface Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Figure 17:
Snapshot Mode Frame Synchronization Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Figure 18:
Slave Mode Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Figure 19:
Signal Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Figure 20:
Latency When Changing Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
Figure 21:
Sequence of Control Voltages at the HDR Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
Figure 22:
Sequence of Voltages in a Piecewise Linear Pixel Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
Figure 23:
12- to 10-Bit Companding Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
Figure 24:
Latency of Analog Gain Change When AGC Is Disabled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Figure 25:
Tiled Sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
Figure 26:
Black Level Calibration Flow Chart. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
Figure 27:
Controllable and Observable AEC/AGC Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
Figure 28:
Readout of Six Pixels in Normal and Column Flip Output Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Figure 29:
Readout of Six Rows in Normal and Row Flip Output Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Figure 30:
Readout of 8 Pixels in Normal and Row Bin Output Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Figure 31:
Readout of 8 Pixels in Normal and Column Bin Output Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
Figure 32:
Spatial Illustration of Interlaced Image Readout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
Figure 33: Different LINE_VALID Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
Serial Output Format for a 6x2 Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
Figure 34:
LVDS Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
Figure 35:
Propagation Delays for PIXCLK and Data Out Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
Figure 36:
Figure 37:
Propagation Delays for FRAME_VALID and LINE_VALID Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
Two-wire Serial Bus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
Figure 38:
Serial Host Interface Start Condition Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
Figure 39:
Serial Host Interface Stop Condition Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
Figure 40:
Figure 41:
Serial Host Interface Data Timing for Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
Serial Host Interface Data Timing for Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
Figure 42:
Acknowledge Signal Timing After an 8-Bit WRITE to the Sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
Figure 43:
Acknowledge Signal Timing After an 8-Bit READ from the Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
Figure 44:
Typical Quantum Efficiency – Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
Figure 45:
Figure 46:
Typical Quantum Efficiency – Monochrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
48-Pin CLCC Package Outline Drawing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
Figure 47:
Figure 48:
Power-up, Reset, Clock and Standby Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
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List of Tables
List of Tables
Table 1:
Table 2:
Table 3:
Table 4:
Table 5:
Table 6:
Table 7:
Table 8:
Table 9:
Table 10:
Table 11:
Table 12:
Table 13:
Table 14:
Table 15:
Table 16:
Table 17:
Table 18:
Table 19:
Table 20:
Key Performance Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Available Part Numbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Pin Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Frame Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Frame Time—Long Integration Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Slave Address Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Real-Time Context-Switchable Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Default Register Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Register Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
LVDS Packet Format in Stand-Alone Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
LVDS Packet Format in Stereoscopy Mode (Stereoscopy Mode Bit Asserted) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
Reserved Words in the Pixel Data Stream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
SER_DATAOUT_* state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
SHFT_CLK_* state. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
LVDS AC Timing Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
DC Electrical Characteristics Over Temperature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
AC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
Two-Wire Serial Bus Timing Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
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General Description
The MT9V034 is a 1/3-inch wide-VGA format CMOS active-pixel digital image sensor
with TrueSNAP™ global shutter and high dynamic range (HDR) operation. The sensor
has specifically been designed to support the demanding interior and exterior surveil-
lance imaging needs, which makes this part ideal for a wide variety of imaging applica-
tions in real-world environments.
This wide-VGA CMOS image sensor features DigitalClarity⎯Aptina’s breakthrough
low-noise CMOS imaging technology that achieves CCD image quality (based on
signal-to-noise ratio and low-light sensitivity) while maintaining the inherent size, cost,
and integration advantages of CMOS.
The active imaging pixel array is 752H x 480V. It incorporates sophisticated camera func-
tions on-chip—such as binning 2 x 2 and 4 x 4, to improve sensitivity when operating in
smaller resolutions—as well as windowing, column and row mirroring. It is program-
mable through a simple two-wire serial interface.
The MT9V034 can be operated in its default mode or be programmed for frame size,
exposure, gain setting, and other parameters. The default mode outputs a
wide-VGA-size image at 60 frames per second (fps).
An on-chip analog-to-digital converter (ADC) provides 10 bits per pixel. A 12-bit resolu-
tion companded for 10 bits for small signals can be alternatively enabled, allowing more
accurate digitization for darker areas in the image.
In addition to a traditional, parallel logic output the MT9V034 also features a serial low-
voltage differential signaling (LVDS) output. The sensor can be operated in a stereo-
camera, and the sensor, designated as a stereo-master, is able to merge the data from
itself and the stereo-slave sensor into one serial LVDS stream.
The sensor is designed to operate in a wide temperature range (–30°C to +70°C).
Figure 1:
Block Diagram
Active-Pixel
Sensor (APS)
Array
752H x 480V
Control Register
Serial
Register
I/O
Timing and Control
Analog Processing
ADCs
Digital Processing
Parallel
Video
Data Out
Slave Video LVDS In
(for stereo applications only)
Serial Video
LVDS Out
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48-Pin CLCC Package Pinout Diagram
N
_
T
U
O
A
T
A
D
_
R
E
S
P
_
T
U
O
A
T
A
D
_
R
E
S
P
_
T
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K
L
C
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T
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H
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N
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T
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S
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L
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D
V
D
N
G
D
D
D
V
K
L
C
S
Y
S
K
L
C
X
P
I
0
T
U
O
D
1
T
U
O
D
2
T
U
O
D
LVDSGND
BYPASS_CLKIN_N
BYPASS_CLKIN_P
SER_DATAIN_N
SER_DATAIN_P
LVDSGND
DGND
VDD
DOUT5
DOUT6
DOUT7
DOUT8
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
6
5
4
3
2
1
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
9
T
U
O
D
D
I
L
A
V
_
E
N
I
L
D
I
L
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S
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O
D
V
S
R
T
U
O
_
D
E
L
T
U
O
_
M
R
F
T
S
0
R
D
A
_
L
R
T
C
_
S
DOUT3
DOUT4
VAAPIX
VAA
AGND
NC
NC
VAA
AGND
STANDBY
RESET_BAR
S_CTRL_ADR1
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Pin Descriptions
Pin Descriptions
Table 3:
Pin Descriptions
48-Pin CLCC
Numbers
29
10
11
8
9
23
25
28
30
31
32
33
47
24
22
26
20
21
15
16
17
18
19
27
41
42
43
44
45
46
2
3
4
Symbol
RSVD
SER_DATAIN_N
SER_DATAIN_P
BYPASS_CLKIN_N
BYPASS_CLKIN_P
EXPOSURE
SCLK
OE
S_CTRL_ADR0
S_CTRL_ADR1
RESET_BAR
STANDBY
SYSCLK
SDATA
STLN_OUT
STFRM_OUT
LINE_VALID
FRAME_VALID
DOUT5
DOUT6
DOUT7
DOUT8
DOUT9
LED_OUT
DOUT4
DOUT3
DOUT2
DOUT1
DOUT0
PIXCLK
SHFT_CLKOUT_N
SHFT_CLKOUT_P
SER_DATAOUT_N
Type
Input
Input
Input
Input
Input
Input
Input
Input
Input
Input
Input
Input
Input
I/O
I/O
I/O
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Output
Note
1
2
Description
Connect to DGND.
Serial data in for stereoscopy (differential negative). Tie to 1KΩ
pull-up (to 3.3V) in non-stereoscopy mode.
Serial data in for stereoscopy (differential positive). Tie to DGND in
non-stereoscopy mode.
Input bypass shift-CLK (differential negative). Tie to 1KΩ pull-up
(to 3.3V) in non-stereoscopy mode.
Input bypass shift-CLK (differential positive). Tie to DGND in non-
stereoscopy mode.
Rising edge starts exposure in snapshot and slave modes.
Two-wire serial interface clock. Connect to VDD with 1.5K resistor
even when no other two-wire serial interface peripheral is
attached.
DOUT enable pad, active HIGH.
Two-wire serial interface slave address select (see Table 6 on
page 16).
Two-wire serial interface slave address select (see Table 6 on
page 16).
Asynchronous reset. All registers assume defaults.
Shut down sensor operation for power saving.
Master clock (26.6 MHz; 13 MHz – 27 MHz).
Two-wire serial interface data. Connect to VDD with 1.5K resistor
even when no other two-wire serial interface peripheral is
attached.
Output in master mode—start line sync to drive slave chip in-
phase; input in slave mode.
Output in master mode—start frame sync to drive a slave chip in-
phase; input in slave mode.
Asserted when DOUT data is valid.
Asserted when DOUT data is valid.
Parallel pixel data output 5.
Parallel pixel data output 6.
Parallel pixel data output 7.
Parallel pixel data output 8.
Parallel pixel data output 9.
LED strobe output.
Parallel pixel data output 4.
Parallel pixel data output 3.
Parallel pixel data output 2.
Parallel pixel data output 1.
Parallel pixel data output 0.
Pixel clock out. DOUT is valid on rising edge of this clock.
Output shift CLK (differential negative).
Output shift CLK (differential positive).
Serial data out (differential negative).
PDF: 09005aef8366edcb/Source: 09005aef8366ede5
MT9V034_DS - Rev. A 10/08 EN
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