stm32 OV7670摄像头模块的介绍以及应用（SCCB的使用） |
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stm32 OV7670摄像头模块的介绍以及应用（SCCB的使用）
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今天学习摄像头模块，使用该模块进行拍摄，照相等功能进行对stm32 控制板的结合,了解他的原理以及应用。 主角： ov7670摄像头模块。（大概了解一下产品背景） OV7670 是 OV（ OmniVision）公司生产的一颗 1/6 寸的 CMOS VGA 图像传 感器。该传感器体积小、工作电压低，提供单片 VGA 摄像头和影像处理器的所 有功能。通过 SCCB 总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分 辨率 8 位影像数据。该产品 VGA 图像最高达到 30 帧/秒。用户可以完全控制 图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、 度、色度等都可以通过 SCCB 接口编程。 OmmiVision 图像传感器应用独有的传 感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等，提 高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。（官方说明请进一步查看说明文档，部分 中文版翻译有出入，有能力的可以看英文版的） SCCB？（后面会用到这里简单讲解一下） SCCB是欧姆尼图像技术公司（OmniVision）开发的一种总线，并广泛的应用于OV系列图像传感器上，所以一般使用OV的图像传感器都离不开SCCB总线协议。可以通俗地讲SCCB有两种工作模式，一主多从，一主一从模式。 参考正反面接线柱以及元器件（如下图） OV7670 传感器 功能模块： 1.感光整列（ Image Array） OV7670 总共有 656488 个像素，其中 640480 个有效（即有效像素为 30W）。 2.时序发生器（ Video Timing Generator） 时序发生器具有的功能包括：整列控制和帧率发生（ 7 种不同格式输出）、 内部信号发生器和分布、帧率时序、自动曝光控制、输出外部时序（ VSYNC帧同步信号、 HREF/HSYNC同步信号 和 PCLK像素时钟）。 3.模拟信号处理（ Analog Processing） 模拟信号处理所有模拟功能，并包括：自动增益（ AGC）和自动白平衡（ AWB）。 4.A/D 转换（ A/D） 原始的信号经过模拟处理器模块之后 ，分 G 和 BR 两路进入一个 10 位的 A/D 转换器，A/D 转换器工作在 12M 频率，与像素频率完全同步（转换的频率 和帧率有关）。 除 A/D 转换器外，该模块还有以下三个功能： ①黑电平校正（ BLC) ②U/V 通道延迟 ③A/D 范围控制 A/D 范围乘积和 A/D 的范围控制共同设置 A/D 的范围和最大值，允许用户 2根据应用调整图片的亮度。 5.测试图案发生器（ Test Pattern Generator） 测试图案发生器功能包括：八色彩色条图案、渐变至黑白彩色条图案和输出 脚移位“ 1”。 6.数字处理器（ DSP） 这个部分控制由原始信号插值到 RGB 信号的过程，并控制一些图像质量： ①边缘锐化（二维高通滤波器） ②颜色空间转换（原始信号到 RGB 或者 YUV/YCbYCr) ③RGB 色彩矩阵以消除串扰 ④色相和饱和度的控制 ⑤黑/白点补偿 ⑥降噪 ⑦镜头补偿 ⑧可编程的伽玛 ⑨十位到八位数据转换 7.缩放功能（ Image Scaler） 这个模块按照预先设置的要求输出数据格式，能将 YUV/RGB 信号从 VGA 缩 小到 CIF 以下的任何尺寸。 8.数字视频接口（ Digital Video Port） 通过寄存器 COM2[1:0]，调节 IOL/IOH 的驱动电流，以适应用户的负载。 9.SCCB 接口（ SCCB Interface） SCCB 接 口 控 制 图 像 传 感 器 芯 片 的 运 行 ， 详 细 使 用 方 法 参 照 《 OmniVisionTechnologies Seril Camera Control Bus(SCCB) Specification》 这个文档。 10.LED 和闪光灯的输出控制（ LED and Storbe Flash Control Output） OV7670 有闪光灯模式，可以控制外接闪光灯或闪光 LED 的工作。 OV7670 的寄存器通过 SCCB 时序访问并设置，SCCB 时序和 IIC 时序十分 类似，在这里我们不做介绍，请大家参考模块的相关文档。 重点定义： VGA，即分辨率为 640480 的输出模式； QVGA，即分辨率为 320240 的输出格式，也就是本手册我们需要用到的格 式； QQVGA，即分辨率为 160*120 的输出格式； PCLK，即像素时钟，一个 PCLK 时钟，输出一个像素(或半个像素)。 VSYNC，即帧同步信号。 HREF /HSYNC，即行同步信号。 图像输出的控制条件 OV7670 的图像数据输出（通过 D[7:0]）就是在 PCLK， VSYNC 和 HREF/ HSYNC 的控制下进行的。 首先看看行输出时序，如图所示： -----上属已经初步了解了0V7670的原理和背景（下面市重点），下面学习OV7670 模块使用方法------------------------- 下面图像数据的存储于读取的过程分析 如何存储图像数据？ -OV7670 摄像头模块存储图像数据的过程为：等待 OV7670 同步信号→ FIFO 写指针复位→FIFO 写使能→等待第二个 OV7670 同步信号→FIFO 写禁 止。通过以上 5 个步骤，我们就完成了 1 帧图像数据的存储 如何读取图像数据？ 在存储完一帧图像以后，我们就可以开始读取图像数据了。读取过程为： FIFO 读指针复位→给 FIFO 读时钟（ FIFO_RCLK）→读取第一个像素高字节→ 给 FIFO 读时钟→读取第一个像素低字节→给 FIFO 读时钟→读取第二个像素 高字节→循环读取剩余像素→结束。 原理图如下所示
下面直接开始分析代码函数的使用 初始化SCCB接口(前面讲到使用sccb 进行控制图像)/ 初始化OV7670 设置图像输出窗口 帧中断标记 更新LCD显示 //初始化SCCB接口 //CHECK OK void SCCB_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; // 端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13); // 输出高 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; // 端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //输输出 GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3); // 输出高 SCCB_SDA_OUT(); } //初始化OV7670 //返回0:成功 //返回其他值:错误代码 u8 OV7670_Init(void) { u8 temp; u16 i=0; //设置IO GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOG|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能相关端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //PA8 输入 上拉 **VSYNC** GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;// 端口配置SWD 禁止swj 因为默认的PB3和pb4 是Jtag下载占用 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 0xff; //PC0~7 输入 上拉 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15); GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); //SWD 禁止swj 因为默认的PB3和pb4 是Jtag下载占用的 SCCB_Init(); //初始化SCCB 的IO口 if(SCCB_WR_Reg(0x12,0x80))return 1; //复位SCCB delay_ms(50); //读取产品型号 temp=SCCB_RD_Reg(0x0b); if(temp!=0x73)return 2; temp=SCCB_RD_Reg(0x0a); if(temp!=0x76)return 2; //初始化序列 for(i=0;i u16 endx; u16 endy; u8 temp; endx=sx+width*2; //V*2 endy=sy+height*2; if(endy>784)endy-=784; temp=SCCB_RD_Reg(0X03); //读取Vref之前的值 temp&=0XF0; temp|=((endx&0X03)2); //设置Vref的start高8位 SCCB_WR_Reg(0X1A,endx>>2); //设置Vref的end的高8位 temp=SCCB_RD_Reg(0X32); //读取Href之前的值 temp&=0XC0; temp|=((endy&0X07)3); //设置Href的start高8位 SCCB_WR_Reg(0X18,endy>>3); //设置Href的end的高8位 } //等待ov7670 帧同步信号（帧中断标记是否开始） u8 ov_sta; //帧中断标记 void EXTI9_5_IRQHandler(void) //红外遥控外部中断 { if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line8)==SET) //是8线的中断 { if(ov_sta OV7670_WRST=0; //复位写指针 OV7670_WRST=1; OV7670_WREN=1; //允许写入FIFO } else { OV7670_WREN=0;//禁止写入FIFO OV7670_WRST=0; //复位写指针 OV7670_WRST=1; } ov_sta++; //帧中断加1 } } EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line8); //清除EXTI8线路挂起位 }//更新LCD显示 void camera_refresh(void) { u32 j; u16 color; if(ov_sta)//有帧中断更新？ { LCD_Display_Dir(1); LCD_Set_Window(0,0,320-1,240-1);//将显示区域设置到屏幕中央 OV7670_RRST=0; //开始复位读指针 OV7670_RCK_L; OV7670_RCK_H; OV7670_RCK_L; OV7670_RRST=1; //复位读指针结束 OV7670_RCK_H; for(j=0;j GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; // 端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); } void SCCB_SDA_IN(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; // 端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //输入 GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); } //初始化SCCB接口 //CHECK OK void SCCB_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; // 端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13); // 输出高 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; // 端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //输输出 GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3); // 输出高 SCCB_SDA_OUT(); } //SCCB起始信号 //当时钟为高的时候,数据线的高到低,为SCCB起始信号 //在激活状态下,SDA和SCL均为低电平 void SCCB_Start(void) { SCCB_SDA=1; //数据线高电平 SCCB_SCL=1; //在时钟线高的时候数据线由高至低 delay_us(50); SCCB_SDA=0; delay_us(50); SCCB_SCL=0; //数据线恢复低电平，单操作函数必要 } //SCCB停止信号 //当时钟为高的时候,数据线的低到高,为SCCB停止信号 //空闲状况下,SDA,SCL均为高电平 void SCCB_Stop(void) { SCCB_SDA=0; delay_us(50); SCCB_SCL=1; delay_us(50); SCCB_SDA=1; delay_us(50); } //产生NA信号 void SCCB_No_Ack(void) { delay_us(50); SCCB_SDA=1; SCCB_SCL=1; delay_us(50); SCCB_SCL=0; delay_us(50); SCCB_SDA=0; delay_us(50); } //SCCB,写入一个字节 //返回值:0,成功;1,失败. u8 SCCB_WR_Byte(u8 dat) { u8 j,res; for(j=0;j u8 temp=0,j; SCCB_SDA_IN(); //设置SDA为输入 for(j=8;j>0;j--) //循环8次接收数据 { delay_us(50); SCCB_SCL=1; temp=temp u8 val=0; SCCB_Start(); //启动SCCB传输 SCCB_WR_Byte(SCCB_ID); //写器件ID delay_us(100); SCCB_WR_Byte(reg); //写寄存器地址 delay_us(100); SCCB_Stop(); delay_us(100); //设置寄存器地址后，才是读 SCCB_Start(); SCCB_WR_Byte(SCCB_ID|0X01); //发送读命令 delay_us(100); val=SCCB_RD_Byte(); //读取数据 SCCB_No_Ack(); SCCB_Stop(); return val; }主函数main extern u8 ov_sta; extern u8 ov_frame; //在time.c里面定义 更新LCD显示 void camera_refresh(void) { u32 j; u16 color; if(ov_sta)//有帧中断更新？ { LCD_Display_Dir(1); LCD_Set_Window(0,0,320-1,240-1);//将显示区域设置到屏幕中央 OV7670_RRST=0; //开始复位读指针 OV7670_RCK_L; OV7670_RCK_H; OV7670_RCK_L; OV7670_RRST=1; //复位读指针结束 OV7670_RCK_H; for(j=0;j LCD_DrawRectangle( result.x-result.w/2, result.y-result.h/2, result.x-result.w/2+result.w, result.y-result.h/2+result.h); LCD_DrawRectangle( result.x-2, result.y-2,result.x+2, result.y+2); } } } const u8*LMODE_TBL[5]={"Auto","Sunny","Cloudy","Office","Home"}; const u8*EFFECTS_TBL[7]={"Normal","Negative","B&W","Redish","Greenish","Bluish","Antique"}; //7种特效 int main() { u8 i=0; u8 key; u8 lightmode=0,saturation=2,brightness=2,contrast=2; u8 effect=0; u8 sbuf[15]; u8 count; SysTick_Init(72); NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //中断优先级分组 分2组 LED_Init(); USART1_Init(115200); TFTLCD_Init(); //LCD初始化 KEY_Init(); EN25QXX_Init(); //初始化EN25Q128 my_mem_init(SRAMIN); //初始化内部内存池 FRONT_COLOR=RED;//设置字体为红色 LCD_ShowString(10,10,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,16,"PRECHIN STM32F1"); LCD_ShowString(10,30,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,16,"www.prechin.net"); LCD_ShowString(10,50,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,16,"OV7670 Test"); while(OV7670_Init())//初始化OV7670 { LCD_ShowString(10,80,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,16,"OV7670 Error!"); delay_ms(200); LCD_Fill(10,80,239,206,WHITE); delay_ms(200); } LCD_ShowString(10,80,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,16,"OV7670 OK! "); delay_ms(1500); OV7670_Light_Mode(0); OV7670_Color_Saturation(2); OV7670_Brightness(2); OV7670_Contrast(2); OV7670_Special_Effects(0); TIM4_Init(10000,7199); //10Khz计数频率,1秒钟中断 EXTI8_Init(); OV7670_Window_Set(12,176,240,320); //设置窗口 OV7670_CS=0; LCD_Clear(BLACK); while(1) { key=KEY_Scan(0); if(key)count=20; switch(key) { case KEY_UP_PRESS: //灯光模式设置 lightmode++; if(lightmode>4)lightmode=0; OV7670_Light_Mode(lightmode); sprintf((char*)sbuf,"%s",LMODE_TBL[lightmode]); break; case KEY1_PRESS: //饱和度 saturation++; if(saturation>4)saturation=0; OV7670_Color_Saturation(saturation); sprintf((char*)sbuf,"Saturation:%d",(char)saturation-2); break; case KEY2_PRESS: //亮度 brightness++; if(brightness>4)brightness=0; OV7670_Brightness(brightness); sprintf((char*)sbuf,"Brightness:%d",(char)brightness-2); break; case KEY0_PRESS: //对比度 contrast++; if(contrast>4)contrast=0; OV7670_Contrast(contrast); sprintf((char*)sbuf,"Contrast:%d",(char)contrast-2); break; } if(count) { count--; LCD_ShowString((tftlcd_data.width-240)/2+30,(tftlcd_data.height-320)/2+60,200,16,16,sbuf); } camera_refresh();//更新显示 i++; if(i%20==0) { LED1=!LED1; } // delay_ms(5); } }总结: 摄像头模块内容相对以往 比较多，获取图像，图像转化-再到显示-帧数更新显示。 SCCB 库的使用 注释，代码我学习使用的是普中的代码f103zet6，战舰V3 ,需要完整版本的demo 私信 上一节 stm32 MPU6050 6轴姿态传感器的介绍与DMP的应用 |
实物图如下 
OV7670 的特点有： （1）高灵敏度、低电压适合嵌入式应用 （2）标准的 SCCB 接口，兼容 IIC 接口 （3）支持 RawRGB、RGB(GBR4:2:2，RGB565/RGB555/RGB444)，YUV(4:2:2) 和 YCbCr（ 4:2:2）输出格式 （4）支持 VGA、 CIF，和从 CIF 到 40*30 的各种尺寸输出 （5）支持自动曝光控制、自动增益控制、自动白平衡、自动消除灯光条纹、 自动黑电平校准等自动控制功能。同时支持色饱和度、色相、伽马、锐度等设置。 （6）支持闪光灯 （7）支持图像缩放 应用，进行拍摄，画面传输在控制板的TFT 屏幕上，下期更新拍照。
由上图可以看出0v7670（图片信号） ------传输数据到--------->FIFO------------------------>经过输出模块------------------->mcu (我们拿到的图片信息)
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