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VX6854LC PDF Datasheet - QXGA EDOF camera module - STMicroelectronics

Part Number VX6854LC
Description QXGA EDOF camera module
Manufacturers STMicroelectronics 
Logo STMicroelectronics Logo 
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VX6854LC datasheet, circuit
VX6854LC
QXGA EDOF camera module
Datasheet - production data
Description
The VX6854LC 3 megapixel camera module is
designed to be used for high quality still camera
function and also supports video modes. The
camera silicon device is SMIA 1.0 profile 2
compliant and is capable of generating raw bayer
3 Mpixel images up to 20 fps. The VX6854LC
supports the CCI control and CCP 2.0 and CSI-2
data interfaces.
The module design is optimized for both footprint
and height. The module provides excellent image
quality at focus distances from less than 50 cm to
infinity.
Features
3.15 megapixel resolution sensor (2048 x1536)
Extended Depth of Field (EDOF)
Compact size: 6.5 x 6.5 x 4.6mm
SMIA Profile 2 compliant
MIPI(a) CSI-2 (v0.9 D-PHY) and SMIA CCP2
video data interface
CCI command interface 100 KHz up to
400 KHz
2.8V (analog) / 1.8V (digital) operation
Integral EMC shielding
Binning mode (2x2)
Defect correction
4-channel lens shading correction
VX6854LC offers an ultra low power consumption
hardware standby mode consuming less than
50 μW (typical).
A separate hardware accelerator (STV0987)
device can be incorporated in the phone system
to run the associated image processing
algorithms in hardware where the baseband
cannot support this processing load.
Table 1. Device summary
Order code
Package
Packing
VX6854LCQ05I/1 SMIA65 Tape and reel
a. CopyrightMIPI alliance standard for camera serial
interface 2v1.0 and MIPI alliance specification D-PHY
v 0.9
September 2015
This is information on a product in full production.
DocID027110 Rev 2
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www.st.com

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VX6854LC pdf, schematic
Contents
Contents
VX6854LC
1
2
3
4
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Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1 VX6854LC use in system with hardware co-processor . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2 VX6854LC use in system with software image processing . . . . . . . . . . . 14
1.3 Reference documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Device pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1 ESD protection diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1 Analog video block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 Digital video block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.1 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.2 Dark calibration algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.3 Device operating modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Power management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.4.1 Power-up procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4.2 Power-down procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4.3 Internal power-on reset (POR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.4.4 Failsafe signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5 Clock and frame rate timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5.1 Video frame rate control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5.2 PLL and clock input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5.3 Clock input type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.6 Control and video interface formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.6.1 CCP/CSI-2 serial data link . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.6.2 CCI serial control bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1 Status registers [0x0000 to 0x000F] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 Frame format description registers [0x0040 to 0x007F] . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3 Analogue gain description registers [0x0080 to 0x0097] . . . . . . . . . . . . . 31
4.4 Data format description registers [0x00C0 to 0x00FF] . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.5 Setup registers [0x0100 to 0x01FF] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
DocID027110 Rev 2

2 Page

VX6854LC equivalent
VX6854LC
Contents
8.1 Lens characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
8.2 Text, 1D and 2D code reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
9 Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
9.1 Schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
9.2 Personality file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
10 EDoF control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
10.1 EDoF capabilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
10.2 Control interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
10.3 EDOF control registers [0x0B80 to 0x0B8A] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10.3.1 EDoF_Mode (0xB80) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10.3.2 EDoF_est_focus_distance (0x0B82) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
10.3.3 EDoF tuning sliders (0xB83 to 0x0B85) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
10.3.4 EDoF focus distance (0x0B88) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
10.3.5 EDoF estimation control (0x0B8A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
10.4 Super macro mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
10.5 EDoF and white balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
11 Image optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
11.1 Defect correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
11.2 Mapped couplet correction (Bruce) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
11.3 Lens shading correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
12 NVM contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
12.1 Sensitivity data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
12.2 NVM map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
13 Defect categorization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
13.1 Pixel defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
13.2 Sensor array area definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
13.3 Pixel fault numbering convention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
13.4 Single pixel faults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
13.5 Couplet definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
13.6 Physical aberrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
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VX6854LC diode, scr
VX6854LC
List of figures
List of figures
Figure 1.
Figure 2.
Figure 3.
Figure 4.
Figure 5.
Figure 6.
Figure 7.
Figure 8.
Figure 9.
Figure 10.
Figure 11.
Figure 12.
Figure 13.
Figure 14.
Figure 15.
Figure 16.
Figure 17.
Figure 18.
Figure 19.
Figure 20.
Figure 21.
Figure 22.
Figure 23.
Figure 24.
Figure 25.
Figure 26.
Figure 27.
Figure 28.
Figure 29.
Figure 30.
Figure 31.
Figure 32.
Figure 33.
Figure 34.
Figure 35.
Figure 36.
Figure 37.
Figure 38.
Figure 39.
Figure 40.
Figure 41.
Figure 42.
Figure 43.
Figure 44.
Figure 45.
Figure 46.
Figure 47.
Figure 48.
VX6854LC camera module. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
VX6854LC in system with processor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
VX6854LC in system with software image processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
VX6854LC module pinout (viewed from bottom of camera module) . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Overview of analog video block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
System state diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
VX6854LC power-up sequence for CCP2 mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
VX6854LC power-up sequence for CSI-2 mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
VX6854LC power-down sequence for CSI-2 mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
POR timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Clock input types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
VX6854LC CCP frame format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
VX6854LC CSI-2 frame format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Programmable addressable region of the pixel array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Output size within a CCP data frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Scaling modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Scaler quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Example image full scaled by a downscale factor of 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Sub-sample readout example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Binning repair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
VX6854LC clock relationships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Timing block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
SMIA output timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
FIFO water mark control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Bayer pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Analogue gain register format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
CCI AC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
SubLVDS AC timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Examples of barcode and QR code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Mobile camera application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
What is sharp? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
EDoF main principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Example images with different settings for sharpness slider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Example images with different settings for denoising slider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Example images with different settings for noise vs. details slider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Focus strategy weightings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Processing pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Image showing defective pixels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Block diagram of dynamic defect correction block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Dynamic defect correction output example. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Corrected Bayer pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Lens shading images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
VX6854LC pixel defect test area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Pixel numbering notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Single pixel fault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
General couplet example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Test region definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Scan array for blemish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
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10

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VX6854LC transistor, igbt
VX6854LC
Functional description
Figure 7. VX6854LC power-up sequence for CCP2 mode
VDIG
POWER-OFF
HW-
STANDBY
t0 t1
VANA
XSHUTDOWN
This is an example of
VANA rising after VDIG
t2
EXTCLK (Free running)
t3
SW-STANDBY
STREAMING
EXTCLK may be free running or gated
EXTCLK (Gated)
SDA
t4
SCL
CLKP/-
DATAP/-
Frame count register
Read
device
ID
Configure
device
Enter
streaming
t5
High Z (tri-state)
0xFF
High Z (tri-state)
t6 t7
0x00
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