由于CMOS工艺的成熟和固体图像传感器技术的发展,CMOS图像传感器以其功耗低,动态范围宽,可靠性高,体积小,价格便宜等特点,已经成为图像相关领域的关键,广泛应用到多媒体、工业检测、数码摄像、卫星遥感、安全监控、指纹识别、医学等领域。但在国内,CMOS图像传感器的设计、研发都只是处于起步阶段,所以本项目的研究具有深远的理论意义和广阔的市场前景。本文详细阐述了一款高集成度的单芯片(SoC) CMOS图像传感器数字系统的设计与实现。高集成度SoC芯片的采用可以降低产品成本,提高系统的抗干扰能力,缩小产品体积以及降低系统功耗。设计中的SoC图像传感器包括像素阵列、模拟部分、数模转换器和数字图像预处理部分,其中数字图像预处理部分可实现坏像素检测与补偿、色彩恢复、色彩校正、伽马校正、色彩空间变换、自动白平衡和图像实时放大等功能。此外芯片中还集成了传感器的时序控制模块、时钟分频器、特殊寄存器模块和I2C总线接口控制模块。本设计利用I2C总线接口完成芯片与主机的通信,主机可通过I2C总线读写图像传感器中寄存器的参数。本文所述图像传感器芯片是在Tower 0.18μm CMOS工艺下实现的,图像分辨率为VGA,在27MHz的时钟频率下可达到每秒30帧的图像传输速率。本芯片在设计过程中,遵循自顶向下的设计方法,在时序关系分析的基础上完成模块的划分,运用Verilog硬件描述语言分别进行各子模块的程序设计,并完成功能仿真、综合以及综合后的门级仿真等工作。