OV5640芯片是OmniVision(豪威科技)公司生产的CMOS图像传感器，该传感器功耗低，可靠性高以及采集速度快，主要应用在玩具，安防监控电脑等多媒体领域。
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OV5640 性能参数：
OV5640感光阵列达到2624 x 1964，能实现最快15fps QSXVGA（2592 x 1944）或者90fps VGA（640 x 480）分辨率的图像采集。（图1）
图1
ov5640主要功能：
自动图像控制：
自动曝光控制
自动白平衡控制
自动带滤波
50Hz/60Hz 流明检测
可编程帧率设置
图像质量控制：
色彩饱和度
边沿增强
gamma 设置
噪声消除
输出格式：
RGB565/555/444
YUV422/420
YCbCr422
压缩格式
支持video or 拍照模式
支持LED 和 flash strobe 模式
DVP （digital video port）格式输出
MIPI 格式输出
OV5640支持LED补光、MIPI（移动产业处理器接口）输出接口和DVP（数字视频并行）输出接口选择、ISP（图像信号处理）以及AFC（自动聚焦控制）等功能。
OV5640芯片内部结构图：（图2）
图2
ov5640模组：（图3）
图3
ov5640模组硬件原理图：（图4）
图4
OV5640 上电和复位逻辑（POWER ON & RESET ）图5
图5
OV5640 sensor 设置：图6
图6
其中：深灰色部分为ov5640 器件 的感光区域， 浅灰色部分为ov5640 数据采样区域（由于lens 是机械安装上去的，因此 采样区域是需要匹配镜头）， 白色区域为真实的数据采样输出部分，在不做图像缩放的情况下， 这个部分（白色部分）和芯片输出的图像分辨率大小相同（例如： 640 X 480 ).
OV5640芯片 DVP 接口 video pin 输出波形：图7
图7
OV5640 PIN 输出格式 和VESA标准略有不同， VESA 标准 由 Hsync 信号， ov5640 输出则没有， 但ov5640由videao active 部分（HREF)。也是可以明确指示出每行数据的有效部分的。图7 中的HSYNC 只是一个指示， 并没有在pin上输出。
图8
图8 指示的是pin 输出的timing （时序图），可以看出， 在pclk 的下降沿时ov5640输出 HREF, D[9:0]，这样fpga只要在pclk 的上升沿时采样， 就可以拿到ov5640输出的稳定数据了。
图9
图9中显示的是 2592X1944分辨率下的时序参数， 通过查找ov5640手册， 可以得到相应的用户需要输出分辨率的具体参数，这些参数基本上适合VESA的标准一致。
图10
图10 显示的是RGB565 16bit的数据在pin上的输出格式，当使用D【7：0】8个pin输出时，在第一个时钟周期下， 输出R5 + G3[2:0], 在第二个时钟周期下，输出G3[7:5] + B5, 这个样就可以看出， 每个像素（pixel 16 bit）需要两个时钟周期。
上电和reset 时序：（图11）
图11
步骤1 : ResetB拉低，复位OV5640。 PWDN引脚拉高
步骤2 : DOVDD 和 AVDD两路最 好同时上电，这在模组的电源 设计中实现。
步骤3 : 等电源稳定5毫秒后， 拉低PWDN。
步骤4 : PWDN 置低1毫秒后, 拉高 Reset
步骤5 : 20毫秒后, 初始化OV5640 的SCCB寄存器设置
ov5640 控制接口介绍：
SCCB（Serial Camera Control Bus，串行摄像头控制总线）是由OV公司定义和发展的三线式串行总线。 该总线控制着OV系列摄像头大部分的功能，包括图像数据格式、分辨率以及图像处理参数等。 OV公司为了减少传感器引脚的封装，现在SCCB总线大多采用两线式接口总线。（类似IIC总线）
SCCB有两种工作模式，一主多从，一主一从模式
一主机多从机 也即3线操作：（通过控制使能端SCCB_E控制选中的从机）
图12
一主一从 也即2线操作：（默认SCCB_E被拉低）
图13
0v5640芯片控制部分：
SCCB 总线协议：
图14
在SOI_C 时钟为高电平期间， SIO_D 出现下降沿， 表示 START 信号（和i2C 类似）
在SOI_C 时钟为高电平期间， SIO_D 出现上升沿， 表示 STOP 信号（和i2C 类似）
在SOI_C 时钟为低电平期间， SIO_D 数据变化， 表示数据传输信号（和i2C 类似）
I2C总线知识回顾：
图15
起始信号(START) : 在时钟（SCL）为高电平的时候，数据总线（SDA）由高到低的跳变为总线
停止信号(STOP) : 在时钟（SCL）为高电平的时候，数据总线（SDA）由低到高的跳变为总线
图16
传输数据(图16）： 在时钟（SCL）为高电平的时候，数据总线（SDA）必须保持稳定，所以数据总线（SDA）在时钟（SCL）为低电平的时候才能改变。
应答（图17)：当IIC 主机将8 位数据传出后，会将数据总线（SDA）释放，等待从机应答（低电平0 表示应答，1 表示非应答）
图17
双/单字节写时序
图18
双/单字节读时序
图19
SCCB总线与IIC总线异同
1、SCCB总线写协议中，第9位传输数据为占位数据，而IIC写传输协议为应答位
2、SCCB总线写协议每次传输过程只能写入slave一个byte数据, 而IIC写入一个或者多个数据
3、SCCB总线读协议中没有重复开始（restart）的概念，在写完寄存器地址后，然后发起停止信号。而IIC数在读操作时是可以有restart定义的
图20
SCCB总线读写传输协议：
SCCB总线写数据传输协议（5640的寄存器地址为2个字节） X 表示don’t care bit
图21
start + 设备地址（id address【7：1】,1’b0） + 子地址（sub-address【15：8】） + 子地址（sub-address【7：0】）+ 写数据（write Data【7：0】） + stop
SCCB总线读数据传输协议
图22
1）start+ 设备地址（slave_id[7:1]，1’b0） + 子地址（Sub-address[15:8]） + 子地址（Sub-address[7:0]） + stop
2）start+ 设备地址（slave_id[7:1]，1’b1） + 读数据（Read Data[7:0]） + stop
