스마트폰의 저전력/저복잡 광학식 손떨림 보정(OIS) 컨트롤러를 위한 SoC 설계 (A SoC design for Low Power/Complexity Optical Image Stabilization (OIS) Controller of Smart Phones)

서지정보

· 발행기관 : 한국디지털콘텐츠학회
· 수록지 정보 : 디지털콘텐츠학회논문지 / 20권 / 8호 / 1687 ~ 1700페이지
· 저자명 : 이승권, 공진흥

초록

본 연구는 스마트 폰의 저전력/저복잡 OIS (Optical Image Stabilization) 컨트롤러 SoC 구현을 위한 설계방법을 연구하고 검증했다. 자이로스코프 샘플링 주파수(fs)를 5kHz까지 낮추어도 움직임 추정(ME) 오류는 크게 변화되지 않았다. 자이로 필터는 저복잡도의 BACF/DCF를 ME에 퍼지 알고리즘과 결합하여 성능을 확인하였고, 움직임 보상(MC)에서 제어기/구동기의 동작 주파수(fo)를 5kHz/10kHz로 낮추었으며, PWM 구동은 선형구동 대비 소모전력을 50% 절감하였고, ADC/ DAC의 비트 폭을 11/10비트로 줄일 수 있었다. SoC 설계를 위하여 16비트 DSP 코어를 채택하였고, 자이로 필터, 적분기, 퍼지 블록과 멀티레이트 PID 컨트롤러를 임베디드 SW로 구현하여 면적 및 전력소모를 줄일 수 있었다. 기존 OIS 컨트롤러 SoC와 동등한 면적으로 메모리 및 PWM 구동 등 추가 기능을 탑재하였다. 본 연구의 OIS 컨트롤러 SoC는 기존 대비 동작전류가 30%∼53%감소한 것으로 확인되었다.

영어초록

In this research, several SoC (IC) design approaches are explored and verified, to implement Optical Image Stabilization (OIS) controller SoC, for the low power and complexity of smart phones. The motion estimation (ME) errors are not notably varied above the 5kHz of gyroscope sampling frequency (fs). The gyro filter would yield excellent compensation effects by combining the low complex BACF/DCF with fuzzy algorithm in ME. The operating frequencies (fo) of controller/driver blocks in motion compensation (MC) could be brought down to 5kHz/10kHz. The PWM driving scheme could save 50% of power consumption with respect to linear driving one. Each bit width of ADC/DAC blocks in MC could be reduced to 11bits/10bits. For the SoC design, 16bits DSP core is adopted to architecture. It could reduce the area and power consumption by implementing gyro filter, integrator, fuzzy block and multirate PID controller with embedded SW. Besides, this design approach would provide additional functions such as memory, PWM driving IPs even with the overall same area as contemporary SoCs. Finally, it was measured that the new OIS controller SoC would offer the decreased operation current of 30%∼53%, with respect to existing SoCs.

참고자료

· 없음