基于STM32的OV7670攝像頭總結(jié)

　　一、OV7670模塊：

　　介紹一下OV7670傳感器：CMOS器件;標(biāo)準(zhǔn)的SCCB接口，兼容IIC接口;內(nèi)置感光陣列，時(shí)序發(fā)生器，AD轉(zhuǎn)換器，模擬信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理器.....

　　大致工作過(guò)程：光照射到感光陣列產(chǎn)生相應(yīng)電荷，傳輸?shù)较鄳?yīng)的模擬信號(hào)處理單元，再由AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在經(jīng)由數(shù)字信號(hào)處理器插值到RGB信號(hào)，最后傳輸?shù)狡聊簧?.....

　　先了解一下基礎(chǔ)知識(shí)：現(xiàn)在市面上的OV7670模塊分兩種：1、帶FIFO芯片;2、不帶FIFO芯片。當(dāng)然帶FIFO的要貴一點(diǎn)~下面介紹帶FIFO和不帶FIFO的工作原理：

　　圖1：不帶FIFO

　　圖2：帶FIFO

　　下面就講解這兩種方式的適用范圍：

　　不帶FIFO：這種方法最簡(jiǎn)單，最直接，但是最不好實(shí)現(xiàn)的方法，原因是多數(shù)的CMOS芯片(如OV7670)的時(shí)鐘速度可以高達(dá)24M，一般單片機(jī)的IO口速度根本達(dá)不到(stm32的IO速度，寄存器比庫(kù)函數(shù)快，博主之前測(cè)，用庫(kù)函數(shù)IO口速度好像是2.5Mhz，而用寄存器IO口速度是8M吧，速度相差較大~)。當(dāng)然，高級(jí)的MCU，如ARM9以上或者DSP圖像處理芯片等，本身處理速度快，內(nèi)存大而且有的還帶camera接口，可以不用帶FIFO。主要是人家價(jià)格也高啊~

　　但也不是不是完全沒(méi)有辦法在低速上實(shí)現(xiàn)采集，方法也很簡(jiǎn)單，那么就是降低CMOS 的輸出速度，不過(guò)這需要靠外部的晶振和內(nèi)部的PLL 電路以及像素時(shí)鐘速度，幀速等多個(gè)寄存器共同設(shè)置，并且要和MCU 的IO 速度匹配才可實(shí)現(xiàn)。但不建議這么做，原因是：這種寄存器設(shè)置將帶來(lái)更多的學(xué)習(xí)困難和理解困難，并導(dǎo)致硬件圖像的采集速度可能下降到0.5 幀以下，同時(shí)帶來(lái)圖像失真的可能。

　　還有一種方法就是DMA方式采集，代碼復(fù)雜，速度在5-10幀左右。(博主本來(lái)想用該方法的，可是基礎(chǔ)差，調(diào)試?yán)щy。會(huì)接著調(diào)試~)

　　注：部分CMOS 時(shí)鐘速度不快，可以單片機(jī)直接采集，如OV7660，但該芯片已經(jīng)停產(chǎn)。

　　帶FIFO：由于采用了FIFO 做為數(shù)據(jù)緩沖，數(shù)據(jù)采集大大簡(jiǎn)便，用戶只需要關(guān)心是如何讀取即可，不需要關(guān)心具體數(shù)據(jù)是如何采集到的，這樣可減小甚至不用關(guān)心CMOS 的控制以及時(shí)序關(guān)系，就能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的采集。

　　注意：FIFO不具備地址功能，因此他也就不具備數(shù)據(jù)的定位(選址)讀取功能，所以不可能有真正的數(shù)據(jù)處理能力!

　　總的來(lái)說(shuō)：帶FIFO比不帶FIFO操作起來(lái)更簡(jiǎn)單，8位MCU也能勝任。下面我們參考戰(zhàn)艦攝像頭實(shí)驗(yàn)(帶FIFO的OV7670模塊)

　　二、OV7670的圖像數(shù)據(jù)輸出格式：(參考戰(zhàn)艦開(kāi)發(fā)指南)

　　先簡(jiǎn)單了解幾個(gè)定義：

　　VGA：分辨率為640*480的輸出模式

　　QVGA：分辨率為320*240的輸出格式

　　QQVGA：分辨率為160*120的輸出格式

　　PCLK：像素時(shí)鐘，一個(gè)PCLK時(shí)鐘，輸出1個(gè)像素或半個(gè)像素

　　VSYNC：幀同步信號(hào)

　　HREF/HSYNC：行同步信號(hào)

　　先看行輸出時(shí)序：

　　圖3：OV7670行輸出時(shí)序

　　圖3中，圖像數(shù)據(jù)在HREF為高的時(shí)候輸出，當(dāng)HREF變高后，每一個(gè)PCLK時(shí)鐘，輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。比如我們采用VGA時(shí)序，RGB565格式輸出，每?jī)蓚€(gè)字節(jié)組成一個(gè)像素的顏色(高字節(jié)在前，低字節(jié)在后)，這樣每行輸出總共有640*2個(gè)PCLK周期，輸出640*2個(gè)字節(jié)。

　　在來(lái)看幀時(shí)序：

　　圖4：OV7670幀時(shí)序

　　在圖4中，VSYNC位高時(shí)產(chǎn)生一個(gè)幀同步信號(hào)，故當(dāng)產(chǎn)生兩個(gè)幀同步信號(hào)時(shí)，一幀數(shù)據(jù)輸出完成。注意：圖中的HSYNC和HREF其實(shí)是一個(gè)引腳產(chǎn)生的信號(hào)，只是在不同的場(chǎng)合下面，使用不同的信號(hào)方式。

　　三、戰(zhàn)艦OV7670模塊原理圖講解：

　　圖5：戰(zhàn)艦OP7670模塊原理圖

　　在圖5中，我們用3種顏色的線，將OV7670模塊原理圖中幾個(gè)重要芯片同MCU“連”了起來(lái)。不多說(shuō)，看圖~

　　四、存儲(chǔ)和讀取圖像數(shù)據(jù)的過(guò)程及程序講解(參考原子哥的開(kāi)發(fā)指南和代碼)

　　對(duì)于該模塊，我們只關(guān)心兩點(diǎn)：1、如何存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù);2、如何讀取圖像數(shù)據(jù)

　　1、存儲(chǔ)(OV7670往FIFO中寫(xiě)數(shù)據(jù))

　　戰(zhàn)艦OV7670模塊存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的過(guò)程為：等待OV767同步信號(hào)->FIFO寫(xiě)指針復(fù)位->FIFO寫(xiě)使能->等待第二個(gè)同步信號(hào)->FIFO寫(xiě)禁止，通過(guò)以上5個(gè)步驟就可以完成一幀圖像的存儲(chǔ)

　　2、讀取(MCU從FIFO中讀取數(shù)據(jù))

　　讀取過(guò)程：FIFO讀指針復(fù)位->給FIFO讀時(shí)鐘(FIFO RCLK)->讀取第一個(gè)像素高字節(jié)->給FIFO讀時(shí)鐘(FIFO RCLK)->讀取第一個(gè)像素低字節(jié)->給FIFO讀時(shí)鐘(FIFO RCLK)->讀取第二個(gè)像素高字節(jié)->循環(huán)讀取剩余像素->結(jié)束

　　比如QVGA模式，RGB565格式，我們總共循環(huán)讀取320*240*2次，就可以讀取一幀數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)寫(xiě)入LCD模塊，就可以看到攝像頭的畫(huà)面了。

　　程序講解：(主要是OV7670對(duì)FIFO的寫(xiě)控制和MCU從FIFO中讀取數(shù)據(jù))

　　1、利用外部中斷來(lái)對(duì)OV7670進(jìn)行寫(xiě)操作控制

　　圖6：外部中斷對(duì)OV7670進(jìn)行寫(xiě)控制

　　詳細(xì)解釋請(qǐng)看代碼注釋~

　　2、MCU從FIFO中讀取數(shù)據(jù)(更新LCD顯示)

　　圖7：更新LCD顯示函數(shù)(MCU讀取FIFO數(shù)據(jù))

　　詳細(xì)請(qǐng)看代碼注釋~