Aptina MT9T111 User manual

MT9T111: Developer Guide
About This Document
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MT9T111_DG - Rev. B 9/10 EN 1©2007 Aptina Imaging Corporation. All rights reserved.
‡Products and specifications discussed herein are for evaluation and reference purposes only and are subject to change by Aptina without
notice. Products are only warranted by Aptina to meet Aptina’s production data sheet specifications.
Preliminary‡
1/4-Inch 3.1Mp System-On-A-Chip (SOC) CMOS
Digital Image Sensor
MT9T111
For the latest data sheet, refer to Aptina’s Web site: www.aptina.com
About This Document
This developer guide is a reference for hardware and software engineers developing
camera systems using the Aptina®MT9T111 CMOS digital image sensor. The MT9T111
isacompletesystem-on-a-chip(SOC)imagesensorthatintegratesseamlesslyintoday's
mobile phone applications. It incorporates sophisticated on-chip camera functions and
is programmable through a serial interface. This document provides information on
hardware interfaces, camera control, and register programming recommendations to
optimize image quality.
The system configuration section provides system-level information about the
MT9T111. This information is intended for module integrators or board-level design
engineers. It covers the MT9T111’s signal descriptions, system connections, power
supply configuration, and I/O signal states.
The architecture overview describes functions of each major block and their related
registerdescriptions inside theMT9T111.ItcoversthePLL,the two-wireserial interface,
the output interface, GPIO signals, andthe OTP memory.
The programming and operation section provides the programming procedure and
initialization process of the MT9T111. It covers how to access internal registers and vari-
ables using the two-wire serial interface. It also covers the power-on initialization
process, PLL programming, and standby mode operation. Example code is included.
The image signal processing flow and camera control section describes a variety of
featuresof the MT9MT111 including: auto focus (AF), anti-shaking, auto exposure (AE),
auto white balance (AWB), flicker detection (FD), JPEG output, lens shading correction
(LC), gamma correction, and context switching. Related registers are included.
The development tool overview provides steps to calibrate the MT9T111 for timing, lens
shading, and color tuning. It also covers how to use the Register Wizard and DevWare
tools.
There are two appendices that provide application examples for using the MT9T111 in a
dual camera system and in the demo board system environment. Appendix A describes
the system-level connections with a secondary sensor for dual camera mode. Appendix
B provides a high-level board-to-board interconnection description of the demo board
system.
Note: This developer guide is applicable to the MT9T111’s Rev3 silicon.

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MT9T111: Developer Guide
Introduction to Registers
Preliminary
Introduction to Registers
Thisdeveloperguidereferstovariousmemorylocationsandregistersthattheuserreads
from or writes to for altering the MT9T111 operation. Hardware registers appear as
followsandmay bereadorwrittenbysending theaddressanddata informationover the
two-wire serial interface.
Figure 1: Register Legend
Other memory locations are within the microcontroller block and may be accessed by
utilizing hardware registers from 0x098E through 0x0990 (see the MT9T111 data sheet
for further details on how to use these registers). These are denoted below:
Figure 2: Firmware Variable Legend
The MT9T111 was designed to facilitate customizations to optimize image quality pro-
cessing. As the image data travels through the various stages of image processing, the
user can adjust the parameters in these stages to affect the images' appearances. This
section describes most of these available adjustments.
Accessing the Firmware Drivers' Variables
R0x098E is used for the memory address and R0x0990 is used for data in the address.
Write Access
A write to the indirect access data register triggers a write to the targeted memory after
the two-wire serial interface has completed the WRITE cycle.
Read Access
Data is pre-fetched once the indirect access address register is updated; therefore, the
data is available when read from the indirect access data register.
R0x3024 [4:3]
Register # Register
Bit(s)
Indication of Register
(as opposed to driver variable)
driver.variable
Name of Firmware Driver Name of Driver’s Variable

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Conventions and Notations
Preliminary
Refresh Mode and Refresh Commands
When some register values are changed, for example registers for cropping and
zooming, a refresh mode command (seq.seq_cmd = 6) and a refresh command
(seq.seq_cmd = 5) must be issued before the new settings will take effect. Aptina recom-
mends that the commands be issued sequentially (refresh mode then refresh). Refer to
the data sheet to determine which other registers need this command sequence.
MCU Memory
R0x098E[15:0], Indirect Access Address Register
R0x0990[15:0], Indirect Access Data Register
Conventions and Notations
This developer guide follows the conventions and notations described below.
• Hexadecimal numbers have 0x prefix
• Binary numbers have 0b prefix
Example: 0b1010 = 0xA
• Fixed point notation
0.8 (0.0 through 254/255)
1.7 (0.0 through 1 + 127/128)
• I/Osignalscan beLOW(0or DGND), HIGH (1 or VDD_IO), orfloating (highimpedance
or High-Z)
• Timing diagrams are notdrawn to scale and do not illustrate the actual number of
clocks necessary.
Table 1: R0x098E[15:0], Indirect Access Address Register
Bit Description
15 logical_word_access
This bit specifies the type of access.
0: Word access (2 bytes)
1: Byte access
14:10 This field specifies the driver number for the logical access.
9:0 This field specifies the offset for the logical access.

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Table of Contents
Preliminary
Table of Contents
About This Document . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..1
Introduction to Registers. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . .2
Accessing the Firmware Drivers' Variables. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .2
Write Access . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .2
Read Access. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . .2
Refresh Mode and Refresh Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
MCU Memory. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Conventions and Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .3
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .11
System Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .12
Signal Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
I/O Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .16
Low-Noise Operation . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Architecture Overview . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
PLL and Clock Divider . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
PIXCLK and DOUT[7:0] Timing . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .21
PLL Bypass Mode . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Low Power Mode . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .24
Example of Code to Program PLL and Clocks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .24
RX and TX FIFO Watermark . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .26
Example of .ini File to Program the Watermark. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .27
Output Slew Rate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .28
GPIO Control . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .29
Overview of GPIO Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .29
One-Time Programmable (OTP) Memory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
MT9T111 Rev3 Silicon OTP Memory Programming Procedure. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .34
Step 1: Sensor Setup . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Step 2: Initialize the Sensor for OTP Memory Programming. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Step 3: Programming the Data . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Device ID. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .36
Module ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Master Two-Wire Serial Interface
and External Sensor Control Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Output Interface . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
JPEG Encoder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
JPEG Encoding Highlights . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .39
JPEG Output Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .39
JPEG Data . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .39
RGB Thumbnail. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
JPEG Continuous Stream. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .41
JPEG Spoof Stream. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .42
JPEG Spoof Stream in MIPI Output Mode . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
JPEG Stream with Embedded Thumbnail Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . .44
Transfer Modes. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Bypass Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Continuous Mode . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Spoof Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . .46
Thumbnail Index Table. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .46
Thumbnail Index Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .47
JPEG Status Segment. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Utilization of the Thumbnail Index Pointer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .49

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Preliminary
Original JPEG and Thumbnail Image Resolution . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .49
JPEG and Thumbnail Length Information . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . .49
JPEG Status Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .50
Error Handling . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .51
FIFO Underflow. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
FIFO Overflow . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .51
Frame Overflow . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .51
Spoof Oversize Error. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .52
Parallel Output Interface . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .52
Protocol . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .52
Features . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .52
Adaptive Clock Switching . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .53
Output Interface Timing . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .54
Parallel Output Interface . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .54
Summary of Parallel Output Interface Options. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .54
JPEG Bypass Stream and Color Pipe Bypass Stream. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
Case 1: Parallel Bypass Output with Clock Enabled. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .56
Case 2: Parallel Bypass Output with Clock Disabled Between Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .56
Case 3: Parallel Bypass Output with Clock Disabled Between Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . .57
Case 4: Parallel Bypass Output with Clock Disabled and CCIR Codes Inserted . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .57
JPEG Continuous Stream . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .58
Case 1: Parallel Output with Continuous Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .58
Case 2: Parallel Output with Gated Clock. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . .59
Case 3: Parallel Output When LINE_VALID is Enabled During FRAME_VALID . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .59
Case 4: Parallel Output When SOI and EOI Are Enabled During FRAME_VALID. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .60
Case 5: Parallel Output When SOI and EOI Are Enabled But Not During FRAME_VALID . . . . . . . . . . . . . . . .60
Case 6: Parallel Output with SOI/EOI, FRAME_VALID, and JPEG Status Inserted . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .61
Case 7: Parallel Output with Embedded Thumbnail Data . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Case 8: Parallel Output with Adaptive Clock Switching . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .62
Case 9: Parallel Output with Adaptive Clock Switching andEmbedded Thumbnail Data . . . . .. . . . . . . . . . .62
Case 10: Parallel Output with Gated PIXCLK. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
JPEG Spoof Stream. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .64
Case 1: PIXCLK Disabled Between Lines and Frames. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Case 2: PIXCLK EnabledBetween Lines But Disabled Between Frames. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Case 3: Thumbnail Stream with One Frame of Data . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Case 4: Thumbnail Enabled with Less Than One Frame of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
Case 5: Adaptive Clock Switching with PIXCLK Enabled Between Lines .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .66
Output Data Format. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .67
Selecting Output Data Formats. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
Outputting Raw Bayer Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .68
YUV Output. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .68
RGB Output. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
Walking 1s Test Pattern . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .70
Procedure . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .71
Sensor Core Interface. . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .72
Mirroring and Flipping the Image . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . .73
Image Test Pattern Generation . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .74
Programming and Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .75
Power-On Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .77
Example of ini File for Power-On Sequence: . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .77
Standby. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
Entering Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .78
Exiting Standby Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .79

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Table of Contents
Preliminary
Timing Specifications. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
Power-Up Sequence for Rev2 Silicon. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .80
Power-up Sequence for Rev3 Silicon . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .81
Reset . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .82
Hard Reset . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .82
Soft Reset. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .83
Standby Modes . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .84
Hard Standby with Shutdown Mode. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
Hard Standby With Memory Retention Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .84
Soft Standby with State Retention. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .85
Image Signal Processing Flow and Camera Control . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .86
Context Switching and Output Configuration. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .86
Setting up Preview (A) and Capture (B) Modes . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
Examples of Switching from One Context to Another. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .87
Scaling. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .88
Examples of .ini Settings for Different Output Resolutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .88
Zoom. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .89
Enabling Special Effects . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .90
Examples of Programming for Special Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .90
Auto Focus . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .91
AF Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
AF Mode . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
Example of Programming Simple Full-Scan Triggering Operation. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .93
Anti-Shake. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
Introduction . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .94
Algorithm Description. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
Configuration . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
Example of Settings for Anti-Shake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .95
Lens Shading Correction (LC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
Related Registers for the Lens Shading Algorithm . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .97
Example: PGA Values for LC. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .97
Auto White Balance (AWB) . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Color Correction Procedure. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 100
AWB Procedure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 101
Example: CCM Values for AWB. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 101
Auto Exposure (AE). . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 103
Introduction . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 103
AE Driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Evaluation Algorithm. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 104
Accelerated Settling During Overexposure. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Exposure Control . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Configuration . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Related Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 105
Example: AE Control . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Flicker Avoidance . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
How to Use the Flicker Detection Driver . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
How to Fine-Tune the Anti-Flicker Driver Settings . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 108
How to Verify the Anti-Flicker Driver Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 109
Gamma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Bright Scenes. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Dark Scenes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 111
Gamma/Contrast Manual Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 112
Gamma/Contrast Automatic Control . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 112

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Table of Contents
Preliminary
Example: Gamma Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 112
Development Tool Overview . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 115
Register Wizard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Procedure for Generating Frame TimingSetting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 116
Input Clock and PLL Output Frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Image Timing . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 116
Register Wizard – Register Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 117
Lens Calibration Procedure . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 122
Equipment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Setup . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Calibration Procedure. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 123
Using DevWare for the Lens Calibration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Calibration Procedure Summary. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 128
Color Tuning Procedure . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 129
Calibration of True Gray (TG) Limits . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 139
Appendix A – Dual Camera Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 141
Appendix B – Demo Board Systems . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . 145
Revision History. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

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List of Figures
Preliminary
List of Figures
Figure 1: Register Legend. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .2
Figure 2: Firmware Variable Legend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Figure 3: Typical Configuration (connection). . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .12
Figure 4: SOC Block Diagram . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . .19
Figure 5: Clock Distribution . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .22
Figure 6: Watermark Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Figure 7: Output Slew Rate Defined. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Figure 8: GPIO[0] . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .30
Figure 9: GPIO[1] . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .31
Figure 10: GPIO[2] . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Figure 11: GPIO[3] . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Figure 12: VGPIO[7:0] . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .32
Figure 13: Output Interface Block . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .38
Figure 14: JPEG Continuous Data Output . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Figure 15: JPEG SOI and EOI Inserted. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Figure 16: JPEG Spoof Mode Timing with Continuous Clock . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .42
Figure 17: JPEG Spoof Mode Timing with Adaptive Clock . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .43
Figure 18: JPEG Spoof Mode Timing with Thumbnail. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .44
Figure 19: Contents of Status Segment . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .47
Figure 20: JPEG Data Segment Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .48
Figure 21: Timing of Parallel Bypass Output with Clock Enabled. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .56
Figure 22: Timing of Parallel Bypass Output with Clock Disabled Between Frames . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . .56
Figure 23: Timing of Parallel Bypass Output with Clock Disabled Between Lines . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .57
Figure 24: Timing of ParallelBypass Output with Clock Disabledand CCIR Codes Inserted. . . . . . . . . . . . . . . .57
Figure 25: Timing of Parallel Output with ContinuousClock . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .58
Figure 26: Timing of Parallel Output with Gated Clock. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .59
Figure 27: Timing of Parallel Output with Gated Clock. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .59
Figure 28: Timing of Parallel Output When SOI and EOI Are Enabled DuringFRAME_VALID . . . . . . . . . . .. . .60
Figure 29: Timingof Parallel Output When SOI and EOI Are Enabled But Not During FRAME_VALID . . . . . .60
Figure 30: Timing of Parallel Output with SOI/EOI, FRAME_VALID, and JPEG Status Inserted . . . . . . . . . . . . .61
Figure 31: Timing of Parallel Output with Embedded Thumbnail Data . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Figure 32: Timingof Parallel Output with Adaptive Clock Switching .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .62
Figure 33: Timing of Parallel Output with Adaptive Clock Switching and Embedded Thumbnail Data . . . . . .62
Figure 34: Timing of Parallel Output with Gated PIXCLK. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Figure 35: Timing of PIXCLK Disabled Between Lines and Frames . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Figure 36: Timing of PIXCLK Enabled Between Lines But Disabled Between Frames. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .65
Figure 37: Timing of Thumbnail Stream with One Frame of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .65
Figure 38: Timing of Thumbnail Stream with Less Than One Frame of Data . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .66
Figure 39: Timing of Adaptive Clock Switching with PIXCLK Enabled Between Line . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .66
Figure 40: Sample Operation on One Line. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
Figure 41: Sample Operation for Multiple Lines with Horizontal Blanking . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
Figure 42: Spatial Illustration of Image Readout. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
Figure 43: Register and Variable Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .75
Figure 44: Power-Up Sequence Rev2 silicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .80
Figure 45: Power-Up Sequence Rev3 silicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .81
Figure 46: Hard Reset Signal Sequence. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .82
Figure 47: Soft Reset Signal Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .83
Figure 48: Hard Standby Signal Sequence Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .84
Figure 49: Soft Standby Signal Sequence . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .85
Figure 50: State Machine for Context Switching. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .86
Figure 51: Auto Focus Functional Block Diagram . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
Figure 52: Full-Scan Mode AF. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . .92
Figure 53: Hill Climbing AF Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
Figure 54: Anti-Shake Algorithm . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
Figure 55: Gamma Correction in Bright Scenes . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Figure 56: Gamma Correction in Dark Scenes. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 111

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List of Figures
Preliminary
Figure 57: Development Tool Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Figure 58: Register Wizard PLL Menu . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Figure 59: Lens Calibration Equipment Setup. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Figure 60: Check Image to See if it is Flipped Correctly. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Figure 61: Lens Regions . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 125
Figure 62: Sensor Array and Row Column Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 125
Figure 63: Lens Correction Curves. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 126
Figure 64: Curve Percentages . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 127
Figure 65: Color Tuning Lab Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 129
Figure 66: Dual Camera System Level. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Figure 67: Dual Camera Data Flow Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 142
Figure 68: Dual Camera Typical Interconnect. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Figure 69: Demo Board (Parallel Mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 145
Figure 70: Demo Board (Serial Mode). . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

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List of Tables
Preliminary
List of Tables
Table 1: R0x098E[15:0], Indirect Access AddressRegister. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .3
Table 2: SignalDescriptions. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .14
Table 3: Attributes of I/O and Power Supply Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Table 4: Output Signal States During Reset and Standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Table 5: Power Supply Descriptions . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .18
Table 6: Recommended System Power Connections (5 pins) . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .18
Table 7: Recommended System Power Connections (4 pins) . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .18
Table 8: Polarity of PIXCLK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .21
Table 9: MT9T111 Clock Calculation Summary . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .22
Table 10: PLL and Clock Related Registers and Variables . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .23
Table 11: Watermark Values to be Programmed. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .26
Table 12: Slew Rate Control Related Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .28
Table 13: GPIO Related Registers and Variables . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .29
Table 14: GPIO Input / Output Multiplexer Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .30
Table 15: Device ID Related Registers and Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .36
Table 16: Control of an External Secondary Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .37
Table 17: Transfer Modes and Sources . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Table 18: Resolution Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .49
Table 19: JPEG Status Description . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .50
Table 20: Clock Switching Criteria . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .53
Table 21: Parallel Output Interface Options. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .54
Table 22: Changing Output Format Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .67
Table 23: Output Format Option Configuration Settings . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
Table 24: YCrCb Output Data Ordering. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .68
Table 25: RGB Ordering in Default Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . .69
Table 26: Summary of MT9T111 Registers and Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
Table 27: Standby Operation in Different Modes . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
Table 28: Power-Up Signal Timing for Rev2 Silicon . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .80
Table 29: Power-Up Signal Timing Rev3 Silicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .81
Table 30: Hard Reset Signal Timing . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .82
Table 31: Soft Reset Signal Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
Table 32: Hard Standby Signal Timing . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .85
Table 33: Soft Standby Signal Timing. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .85
Table 34: Auto Focus ICs Supported by the MT9T111 . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .92
Table 35: Color Correction Matrix Structure . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 100
Table 36: Recommended Equipment and Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . 122