Firmware Design and system of stepwise synchronization for CMOS image sensor

Stepwise 동기화 지원을 위한 CMOS 이미지 센서 Firmware 설계 및 개발

Lately, since Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS) image sensor system has low power, low cost and been miniaturized, hardware and applied software studies using these strengths are being carrying on actively. However, the products equipped with CMOS image sensor based polling method yet has several problems in degree of completeness of applied software and firmware, compared with hardware’s. CMOS image sensor system has an ineffective synchronous problem due to superfluous message exchange. Also when a sending of data is delayed continually, overhead of re-sending is large. So because of these, it has a problem in structural stability according to Polling Method. In this study, polling cycle was subdivided in high-speed synchronization method of firmware -based through MCU and synchronization method of Stepwise was proposed. Also, re-connection and data sending were advanced more efficiently by using interrupt way. In conclusion, the proposed method showed more than 20 times better performance in synchronization time and error connection. Also, a board was created by using C328R board of CMOS image sensor-based and ATmega128L which has low power, MCU and camera modules of proposed firmware were compared with provided software and analyzed in synchronization time and error connection.

최근 CMOS 이미지 센서가 저전력, 저가격, 소형화를 이루면서 이를 이용한 하드웨어 및 응용 소프트웨어 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만CMOS이미지 센서 제품들은 하드웨어에 비해 아직 응용 소프트웨어 및 펌웨어의 완성도에서 여러 가지 문제를 가진다. CMOS 이미지 센서 기반 폴링 기법은 불필요한 메시지 교환으로 인해 비효율적인 동기화 문제 및 전송 지연이 일정 수준으로 높아지면 데이터 재전송에 대한 오버헤드가 크다. 이러한 이유로 폴링 방식의 구조적 안정성(structural stability)에 문제점을 가진다. 본 논문에서는 MCU를 통한 펌웨어 기반의 고속 동기화 기법으로 폴링 주기를 세분화하여 Stepwise 동기화 기법을 제안하고, 인터럽트 방식을 적용하여 재접속 및 데이터 전송을 개선하였다. 결과적으로 제안한 기법이동기화 시간 및 에러 커넥션에서 20% 이상 뛰어난 성능을 보여주는 것으로 나타났다. 또한 CMOS 이미지 센서 기반의 C328R 보드와 저전력 MCU인 ATmega128L을 이용한 보드를 개발하고, 제공 소프트웨어와 제안된 펌웨어의 카메라 모듈과 동기화 시간 및 에러 커넥션(Error Connection) 등을 비교, 분석하였다.