VL6524
VS6524
VGA single-chip camera module
Preliminary Data
Features
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640H x 480V active pixels
3.6 µm pixel size, 1/6 inch optical format
RGB Bayer color filter array
Integrated 10-bit ADC
Integrated digital image processing functions,
including defect correction, lens shading
correction, demosaic function, sharpening,
gamma correction and color space conversion
Embedded camera controller for automatic
exposure control, automatic white balance
control, black level compensation, 50/60 Hz
flicker cancellation and flashgun support
Up to 30 fps progressive scan, flexible
subsampling and cropping modes
ITU-R BT.656-4 YUV (YCbCr) 4:2:2 with
embedded syncs, RGB 565, RGB 444 or Bayer
10-bit output formats
Viewlive feature allows different sizes, formats
and reconstruction settings to be applied to
alternate frames
8-bit parallel video interface, horizontal and
vertical syncs, 24 MHz clock
Two-wire serial control interface (I
2
C)
On-chip PLL, 6.5 to 26 MHz clock input
Analog power supply, from 2.4 V to 3.0 V
Separate I/O power supply, 1.8 V or 2.8 V
levels
3.3 V tolerant I/O for power supply > 2.7 V
Integrated power management with power
switch, automatic power-on reset and power-
safe pins
Low power consumption, ultra low standby
current
Dual-element plastic lens, F# 2.8, ~59° DFOV
(VS6524)
SmOP
LGA
■
Description
The VL6524/VS6524 is a general purpose VGA
resolution CMOS color digital camera featuring
low size and low power consumption. This
complete camera module is ready to connect to
camera enabled baseband processors, back-end
IC devices or PDA engines.
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Applications
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Mobile phone
Videophone
Video surveillance
Medical
Machine Vision
Toys
PDA
Biometry
Bar Code Reader
Lighting Control
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February 2007
Rev 5
1/70
www.st.com
1
This is preliminary information on a new product now in development or undergoing evaluation. Details are subject to
change without notice.
Contents
VL6524/VS6524
Contents
1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2
3
Electrical interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
System architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1
3.2
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.1
Video pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Microprocessor functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4
Operational modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.1
Mode transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5
Clock control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.1
5.2
5.3
5.4
Input clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
System clock division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Pixel clock (PCLK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
PCLK gating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
6
Output frame size control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.1
Frame format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.1.1
6.1.2
Cropping module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Subsampling module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6.2
6.3
6.4
Frame rate control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6.2.1
Horizontal mirror and vertical flip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
ViewLive Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.3.1
Video pipe setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Context switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
7
Output data formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
7.1
7.2
YUV 4:2:2 data format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
RGB and Bayer data formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
7.2.1
Manipulation of RGB data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2/70
VL6524/VS6524
7.2.2
Contents
Dithering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
8
Data synchronization methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
8.1
Embedded codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
8.1.1
8.1.2
8.1.3
Prevention of false synchronization codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Mode 1(ITU656 compatible) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Mode 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
8.2
VSYNC and HSYNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
8.2.1
8.2.2
Horizontal synchronization signal (HSYNC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Vertical synchronization (VSYNC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
9
Getting started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
9.1
9.2
Initial power up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Minimum startup command sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
10
Host communication - I²C control interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
10.1
V2W protocol layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
10.1.1
10.1.2
10.1.3
10.1.4
10.1.5
10.1.6
10.1.7
10.1.8
10.1.9
Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Detailed overview of the message format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Data valid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Start (S) and Stop (P) conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Acknowledge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Index space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Types of message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Random location, single data write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Current location, single data read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
10.1.10 Random location, single data read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
10.1.11 Multiple location write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
10.1.12 Multiple location read stating from the current location . . . . . . . . . . . . . 39
11
Register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
11.1
11.2
11.3
11.4
Float number format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
11.1.1
Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Low level control registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Device parameters [read only] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Mode control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3/70
Contents
VL6524/VS6524
11.5
11.6
11.7
11.8
11.9
Mode Status [read only] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
RunModeControl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Clock manager input control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Power management control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Frame rate control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
11.10 Pipe setup bank selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
11.11 Pipe setup bank0 control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
11.12 Pipe Setup Bank1 Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
11.13 View live control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
11.14 White balance control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
11.15 Exposure control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
11.16 Exposure status (Read only) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
11.17 Exposure algorithm control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
11.18 Flashgun control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
11.19 Flicker frequency control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
11.20 Defect correction control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
11.21 Sharpening control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
11.22 Fade to black damper control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
11.23 Dither control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
11.24 Output formatter control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
12
Optical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
12.1
12.2
Average sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Spectral response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
13
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
13.1
13.2
13.3
13.4
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
DC electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
AC electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
13.4.1
13.4.2
13.4.3
13.4.4
External clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Chip enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
I²C slave interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Parallel data interface timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4/70
VL6524/VS6524
Contents
13.5
ESD handling characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
14
Package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
14.1
14.2
SmOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
LGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
15
16
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5/70
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