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3 Hardware eingebetteter Systeme
Abb. 3.3 Beschleunigungssensor
(zur Verfügung gestellt von S. Büttgenbach, IMT, TU Braunschweig), ©TU
Braunschweig
winkel) [580]. Sie sind in Robotern, Flugzeugen, Autos und anderen Produkten
zum Zweck der Trägheitsnavigation enthalten.
• Bildsensoren: Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Bildsensoren: Ladungstransportspeicher (engl. Charge-Coupled Devices (CCDs)) und CMOS-Sensoren. Beide verwenden gitterförmig angeordnete Lichtsensoren. Die Architektur von CMOS-Sensoren ähnelt der normaler Speicherbausteine: einzelne Pixel
können beliebig adressiert und ausgelesen werden. CMOS-Sensoren verwenden
dabei die Standard-CMOS-Technologie für integrierte Schaltungen. Damit lassen
sich Sensoren und Logikschaltungen auf einem Chip integrieren. Dies ermöglicht
„intelligente” Sensoren, bei denen Bildverarbeitungsschritte direkt auf dem Sensorchip ausgeführt werden können. CMOS-Sensoren benötigen nur eine einzige
Standard-Versorgungsspannung und sind leicht in das übrige System zu integrieren. Aus diesem Grund sind CMOS-Sensoren preisgünstig.
Im Gegensatz dazu ist die CCD-Technologie auf optische Anwendungen optimiert. Hier müssen Ladungen von einem Pixel zum nächsten übertragen werden,
bis sie schließlich am Rand des Sensorgitters ausgelesen werden können. Dieser
sequentielle Ladungstransfer ist auch der Namensgeber der CCDs. Die Anbindung
von CCD-Sensoren ist vergleichsweise aufwendig.
Die Auswahl des geeignetsten Bildsensors ist allerdings nicht so einfach. In den
letzten Jahren wurde die Bildqualität von CMOS-Sensoren deutlich gesteigert und
die qualitative Überlegenheit von CCDs ist in Frage zu stellen. Damit sind sowohl
CCD- wie auch CMOS-Sensoren dazu in der Lage, eine gute Bildqualität zu
liefern. Aufgrund ihrer höheren Lesegeschwindigkeit sind CMOS-Sensoren für
Kameras mit elektronischem Sucher und Kameras mit Videoaufnahmemöglichkeit vorzuziehen [405]. Für preisgünstige Geräte wie auch für intelligente Sensoren werden CMOS-Sensoren ebenfalls bevorzugt eingesetzt. Viele Anwendungsbereiche für CCD-Sensoren sind verschwunden, aber für die wissenschaftliche
Bildgewinnung (beispielsweise in Teleskopen) finden sie gegenwärtig weiterhin
Anwendung.
• Biometrische Sensoren: Höhere Sicherheitsstandards haben zu einem verstärkten Interesse an Authentisierung geführt. Durch die Beschränkungen passwortbasierter Sicherheitsmethoden (z.B. durch gestohlene oder verlorene Passwörter)
hat das Interesse an Smartcards, biometrischen Sensoren und biomedizinischer
3 Hardware eingebetteter Systeme
Abb. 3.3 Beschleunigungssensor
(zur Verfügung gestellt von S. Büttgenbach, IMT, TU Braunschweig), ©TU
Braunschweig
winkel) [580]. Sie sind in Robotern, Flugzeugen, Autos und anderen Produkten
zum Zweck der Trägheitsnavigation enthalten.
• Bildsensoren: Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Bildsensoren: Ladungstransportspeicher (engl. Charge-Coupled Devices (CCDs)) und CMOS-Sensoren. Beide verwenden gitterförmig angeordnete Lichtsensoren. Die Architektur von CMOS-Sensoren ähnelt der normaler Speicherbausteine: einzelne Pixel
können beliebig adressiert und ausgelesen werden. CMOS-Sensoren verwenden
dabei die Standard-CMOS-Technologie für integrierte Schaltungen. Damit lassen
sich Sensoren und Logikschaltungen auf einem Chip integrieren. Dies ermöglicht
„intelligente” Sensoren, bei denen Bildverarbeitungsschritte direkt auf dem Sensorchip ausgeführt werden können. CMOS-Sensoren benötigen nur eine einzige
Standard-Versorgungsspannung und sind leicht in das übrige System zu integrieren. Aus diesem Grund sind CMOS-Sensoren preisgünstig.
Im Gegensatz dazu ist die CCD-Technologie auf optische Anwendungen optimiert. Hier müssen Ladungen von einem Pixel zum nächsten übertragen werden,
bis sie schließlich am Rand des Sensorgitters ausgelesen werden können. Dieser
sequentielle Ladungstransfer ist auch der Namensgeber der CCDs. Die Anbindung
von CCD-Sensoren ist vergleichsweise aufwendig.
Die Auswahl des geeignetsten Bildsensors ist allerdings nicht so einfach. In den
letzten Jahren wurde die Bildqualität von CMOS-Sensoren deutlich gesteigert und
die qualitative Überlegenheit von CCDs ist in Frage zu stellen. Damit sind sowohl
CCD- wie auch CMOS-Sensoren dazu in der Lage, eine gute Bildqualität zu
liefern. Aufgrund ihrer höheren Lesegeschwindigkeit sind CMOS-Sensoren für
Kameras mit elektronischem Sucher und Kameras mit Videoaufnahmemöglichkeit vorzuziehen [405]. Für preisgünstige Geräte wie auch für intelligente Sensoren werden CMOS-Sensoren ebenfalls bevorzugt eingesetzt. Viele Anwendungsbereiche für CCD-Sensoren sind verschwunden, aber für die wissenschaftliche
Bildgewinnung (beispielsweise in Teleskopen) finden sie gegenwärtig weiterhin
Anwendung.
• Biometrische Sensoren: Höhere Sicherheitsstandards haben zu einem verstärkten Interesse an Authentisierung geführt. Durch die Beschränkungen passwortbasierter Sicherheitsmethoden (z.B. durch gestohlene oder verlorene Passwörter)
hat das Interesse an Smartcards, biometrischen Sensoren und biomedizinischer