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VX6953CB PDF Datasheet - STMicroelectronics

Part Number VX6953CB
Description 5.1 megapixel EDOF camera module
Manufacturers STMicroelectronics 
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Preview ( 30 pages )
		
VX6953CB datasheet, circuit
VX6953CB
5.1 megapixel EDOF camera module
Features
Extended depth of field (EDoF) technology
Data formats: RAW8, RAW10 and 10-8
compressed
SMIA profile 2 compliant
MIPI CSI-2 (D-PHY v1.0 compliant) and SMIA
CCP2 video data interface
Maximum data rate: 640 Mbps for CCP2 and
800 Mbps for CSI-2
100 KHz to 400 KHz CCI command interface
EMC shielding
Ultra low power standby mode, 30 μW (typ.)
Binning modes (2 x 2)
HD video formats (1080p30, 720p30)
Pixel defect correction
Nine terms lens shading corrections, bi-cubic
correction data available
512-byte NVM memory for calibration
Datasheet - production data
Description
The VX6953CB camera module is designed for
use across a range of mobile phone handsets and
accessories. It embeds high quality still camera
functions and also supports HD video.
The VX6953CB produces raw Bayer 5 Mpixel
images at 15 fps in RAW10. It supports the CCI
control as well as CCP 2.0 and CSI-2 data
interfaces.
The module design is optimized for both footprint
and height. It provides excellent image quality at
focus distances from 15 cm in “Super macro
mode” (bar code) and from 40 cm to infinity in
“Normal mode”.
A separate hardware accelerator device (for
example, an STV0987) can be integrated in the
phone system to run the associated image
processing algorithms in hardware where the
baseband cannot support this processing load.
The sensor is designed to work with any other
host with a MIPI or SMIA interface.
March 2013
This is information on a product in full production.
8209023 Rev 5
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www.st.com
1

1 page
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VX6953CB pdf, schematic
Contents
Contents
VX6953CB
1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1 VX6953CB use in a system with a hardware coprocessor . . . . . . . . . . . . 12
1.2 VX6953CB use in a system with software image processing . . . . . . . . . 13
1.3 Reference documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2 Device pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3 Functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1 Analog video block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.1 Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 Digital video block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.1 Dark calibration algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.3 Device operating modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.3.1 Power off . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.2 Hardware standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.3 Software standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.4 Streaming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.6.1 CCP serial data link . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.6.2 CSI-2 serial data link . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.6.3 CCI serial control bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4 Register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1 Status registers [0x0000 to 0x000F] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
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VX6953CB equivalent
VX6953CB
Contents
9.1.6 Physical aberrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
9.2 Defect correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
9.3 Mapped couplet correction (Bruce) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
9.4 Green imbalance correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
9.5 Lens shading correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
10 NVM contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10.1 Green imbalance corrector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10.2 Lens shading gridiron correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10.3 Sensitivity data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10.4 NVM map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
11 EMC recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
12 Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
12.1 Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
12.2 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
12.3 Power supply - VDIG, VANA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
12.3.1 Power supply (peak current) - VDIG, VANA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
12.3.2 Power supply ripple requirement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
12.4 System clock - EXTCLK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
12.5 Power down control - XSHUTDOWN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
12.6 CCI interface - SDA, SCL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
12.6.1 CCI interface - DC specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
12.6.2 CCI interface - timing characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
12.7 CCP interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
12.7.1 CCP interface - DC specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
12.7.2 CCP interface - timing characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
12.8 CSI-2 interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
12.8.1 CSI-2 interface - DC specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
12.8.2 CSI-2 interface - AC specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
13 Optical specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
13.1 Lens characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
13.2 Text, 1D and 2D codes reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
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VX6953CB diode, scr
VX6953CB
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.
VX6953CB in system with processor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
VX6953CB in a system with software image processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
VX6953CB module pinout (viewed from bottom of camera module) . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Overview of analog video block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
System state diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
VX6953CB power-up sequence for CCP2 mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
VX6953CB power-up sequence for CSI-2 mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
VX6953CB power-down sequence for CSI-2 mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
POR timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Clock input types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
CSI serial data link . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
VX6953CB CCP frame format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
VX6953CB CSI-2 frame format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Programmable addressable region of the pixel array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Output size within a CCP data frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Scaling modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Scaler quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Example image full scaled by a downscale factor of 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Subsample readout example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Binning repair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
VX6953CB clock relationships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Timing block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
SMIA output timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
FIFO water mark control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Bayer pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Analogue gain register format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Example of a mobile camera application (CCP2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Example of a mobile camera application (CSI2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
What is sharp? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
EDoF main principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Focus strategy weightings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Processing pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
VX6953CB pixel defect test area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Pixel numbering notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Single pixel fault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
General couplet example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Test region definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Scan array for blemish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Fail map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Contiguous pixel example. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Image showing defective pixels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Block diagram of dynamic defect correction block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Dynamic defect correction output example. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Corrected Bayer pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Green imbalance correction plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Lens shading images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
CCI AC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
SubLVDS AC timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
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VX6953CB transistor, igbt
VX6953CB
Functional description
Figure 6. VX6953CB 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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