本论文是国家自然科学基金项目《基于深亚微米工艺、大动态范围、千万像素CMOS图像传感器关键技术研究》中的一部分。CMOS图像传感器具有工艺成熟、制造成本低、集成度高、随机存取、读出速度快、低电压和低功耗等特点,经过一段时间的发展,已经成为图像处理技术中不可缺少的设备,并在数码照相摄像、移动通讯产品、安全监控、汽车安全气囊、指纹识别等领域得到广泛的应用。该项目的开展具有很强的理论创新意义,同时对于其辅助控制系统的研究,也将使得CMOS图像传感器具有更广阔的市场应用前景。本文主要阐述了CMOS图像传感器控制系统的设计与实现方法。论文详细分析了图像传感器阵列和各功能模块的结构。在控制模块的设计中采用自顶向下的方法,根据各控制信号之间的时序关系,完成了模块划分,并加入了IIC总线通讯、窗体尺寸选择、拍摄模式选择和时钟分频等扩展功能,运用Verilog硬件描述语言进行各子模块的程序设计、仿真以及整体模块的调试。另外,针对该图像传感器控制单元,提出了积分时间自适应调节和大动态范围设计的优化设计,完成了功能仿真。整体控制系统采用基于FPGA的外围控制电路对控制信号和像素数据进行转发,并使用并口(EPP)协议与PC机进行通讯。利用Windows平台的Visual C++设计环境开发出用于图像数据显示、存储的人机交互软件,同时具有参数调整功能。