基于STM32的OV7670攝像頭總結

　　一、OV7670模塊：

　　介紹一下OV7670傳感器：CMOS器件;標準的SCCB接口，兼容IIC接口;內置感光陣列，時(shí)序發(fā)生器，AD轉換器，模擬信號處理，數字信號處理器.....

　　大致工作過(guò)程：光照射到感光陣列產(chǎn)生相應電荷，傳輸到相應的模擬信號處理單元，再由AD轉換為數字信號，在經(jīng)由數字信號處理器插值到RGB信號，最后傳輸到屏幕上......

　　先了解一下基礎知識：現在市面上的OV7670模塊分兩種：1、帶FIFO芯片;2、不帶FIFO芯片。當然帶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)現的方法，原因是多數的CMOS芯片(如OV7670)的時(shí)鐘速度可以高達24M，一般單片機的IO口速度根本達不到(stm32的IO速度，寄存器比庫函數快，博主之前測，用庫函數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~)。當然，高級的MCU，如ARM9以上或者DSP圖像處理芯片等，本身處理速度快，內存大而且有的還帶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)寄存器共同設置，并且要和MCU 的IO 速度匹配才可實(shí)現。但不建議這么做，原因是：這種寄存器設置將帶來(lái)更多的學(xué)習困難和理解困難，并導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，代碼復雜，速度在5-10幀左右。(博主本來(lái)想用該方法的，可是基礎差，調試困難。會(huì )接著(zhù)調試~)

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

　　帶FIFO：由于采用了FIFO 做為數據緩沖，數據采集大大簡(jiǎn)便，用戶(hù)只需要關(guān)心是如何讀取即可，不需要關(guān)心具體數據是如何采集到的，這樣可減小甚至不用關(guān)心CMOS 的控制以及時(shí)序關(guān)系，就能夠實(shí)現圖像的采集。

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

　　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。下面我們參考戰艦攝像頭實(shí)驗(帶FIFO的OV7670模塊)

　　二、OV7670的圖像數據輸出格式：(參考戰艦開(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

　　HREF/HSYNC：行同步信號

　　先看行輸出時(shí)序：

　　圖3：OV7670行輸出時(shí)序

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

　　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，故當產(chǎn)生兩個(gè)幀同步信號時(shí)，一幀數據輸出完成。注意：圖中的HSYNC和HREF其實(shí)是一個(gè)引腳產(chǎn)生的信號，只是在不同的場(chǎng)合下面，使用不同的信號方式。

　　三、戰艦OV7670模塊原理圖講解：

　　圖5：戰艦OP7670模塊原理圖

　　在圖5中，我們用3種顏色的線(xiàn)，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、存儲和讀取圖像數據的過(guò)程及程序講解(參考原子哥的開(kāi)發(fā)指南和代碼)

　　對于該模塊，我們只關(guān)心兩點(diǎn)：1、如何存儲圖像數據;2、如何讀取圖像數據

　　1、存儲(OV7670往FIFO中寫(xiě)數據)

　　戰艦OV7670模塊存儲圖像數據的過(guò)程為：等待OV767同步信號->FIFO寫(xiě)指針復位->FIFO寫(xiě)使能->等待第二個(gè)同步信號->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

　　2、讀取(MCU從FIFO中讀取數據)

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

　　比如QVGA模式，RGB565格式，我們總共循環(huán)讀取320*240*2次，就可以讀取一幀數據，把這些數據寫(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FIFO的寫(xiě)控制和MCU從FIFO中讀取數據)

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

　　圖6：外部中斷對OV7670進(jìn)行寫(xiě)控制

　　詳細解釋請看代碼注釋~

　　2、MCU從FIFO中讀取數據(更新LCD顯示)

　　圖7：更新LCD顯示函數(MCU讀取FIFO數據)

　　詳細請看代碼注釋~