[嵌入式]OV2640

OV2640

硬件连接

通过开发板的OLED/CAMERA接口与摄像头模块连接。具体引脚连接如上图所示

SCCB时序
外部控制器对OV2640寄存器的配置参数是通过SCCB总线传输过去的，而SCCB总线跟I2C十分类似，在STM32驱动中直接使用片上I2C外设与它通讯。 SCCB与标准的I2C协议的区别是它每次传输只能写入或读取一个字节的数据，而I2C协议是支持突发读写的， 即在一次传输中可以写入多个字节的数据(EEPROM中的页写入时序即突发写)。
SCCB的起始、停止信号及数据有效性
SCCB的起始信号、停止信号及数据有效性与I2C完全一样
起始信号：在SIO_C为高电平时，SIO_D出现一个下降沿，则SCCB开始传输。
停止信号：在SIO_C为高电平时，SIO_D出现一个上升沿，则SCCB停止传输。

数据有效性：除了开始和停止状态，在数据传输过程中，当SIO_C为高电平时，必须保证SIO_D上的数据稳定，即SIO_D上的电平变换只能发生在SIO_C为低电平的时候，SIO_D的信号在SIO_C为高电平时被采集。
SCCB数据读写过程
在SCCB协议中定义的读写操作与I2C一样。它定义了两种写操作，即三步写操作和两步写操作。 三步写操作可向从设备的一个目的寄存器中写入数据 。第一阶段发送从设备的ID地址+W标志(等于I2C的设备地址：7位设备地址+读写方向标志)，第二阶段发送从设备目标寄存器的8位地址， 第三阶段发送要写入寄存器的8位数据。图中的“X”数据位可写入1或0，对通讯无影响。（见下图）

而两步写操作没有第三阶段，即只向从器件传输了设备ID+W标志和目的寄存器的地址 。 两步写操作是用来配合后面的读寄存器数据操作的，它与读操作一起使用，实现I2C的复合过程。

两步读操作用于读取从设备目的寄存器中的数据。在第一阶段中发送从设备的设备ID+R标志(设备地址+读方向标志)和自由位， 在第二阶段中读取寄存器中的8位数据和写NA位(非应答信号)。由于两步读操作没有确定目的寄存器的地址， 所以在读操作前，必需有一个两步写操作，以提供读操作中的寄存器地址。

以上介绍的SCCB特性都与I2C无区别，而I2C比SCCB还多出了突发读写的功能，因此我们可以使用STM32的I2C外设来与OV2640进行SCCB通讯。

相关宏

/*摄像头接口 */
//IIC SCCB
#define CAMERA_I2C                          I2C1
#define CAMERA_I2C_CLK                      RCC_APB1Periph_I2C1

#define CAMERA_I2C_SCL_PIN                  GPIO_Pin_8
#define CAMERA_I2C_SCL_GPIO_PORT            GPIOB
#define CAMERA_I2C_SCL_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define CAMERA_I2C_SCL_SOURCE               GPIO_PinSource8
#define CAMERA_I2C_SCL_AF                   GPIO_AF_I2C1

#define CAMERA_I2C_SDA_PIN                  GPIO_Pin_9
#define CAMERA_I2C_SDA_GPIO_PORT            GPIOB
#define CAMERA_I2C_SDA_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define CAMERA_I2C_SDA_SOURCE               GPIO_PinSource9
#define CAMERA_I2C_SDA_AF                   GPIO_AF_I2C1

//VSYNC
#define DCMI_VSYNC_GPIO_PORT            GPIOB
#define DCMI_VSYNC_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define DCMI_VSYNC_GPIO_PIN             GPIO_Pin_7
#define DCMI_VSYNC_PINSOURCE            GPIO_PinSource7
#define DCMI_VSYNC_AF                     GPIO_AF_DCMI
// HSYNC
#define DCMI_HSYNC_GPIO_PORT            GPIOA
#define DCMI_HSYNC_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define DCMI_HSYNC_GPIO_PIN             GPIO_Pin_4
#define DCMI_HSYNC_PINSOURCE            GPIO_PinSource4
#define DCMI_HSYNC_AF                     GPIO_AF_DCMI
//PIXCLK
#define DCMI_PIXCLK_GPIO_PORT           GPIOA
#define DCMI_PIXCLK_GPIO_CLK            RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define DCMI_PIXCLK_GPIO_PIN            GPIO_Pin_6
#define DCMI_PIXCLK_PINSOURCE           GPIO_PinSource6
#define DCMI_PIXCLK_AF                    GPIO_AF_DCMI
//PWDN
#define DCMI_PWDN_GPIO_PORT         GPIOC
#define DCMI_PWDN_GPIO_CLK          RCC_AHB1Periph_GPIOC
#define DCMI_PWDN_GPIO_PIN          GPIO_Pin_0

//数据信号线
#define DCMI_D0_GPIO_PORT           GPIOC
#define DCMI_D0_GPIO_CLK            RCC_AHB1Periph_GPIOC
#define DCMI_D0_GPIO_PIN            GPIO_Pin_6
#define DCMI_D0_PINSOURCE           GPIO_PinSource6
#define DCMI_D0_AF                    GPIO_AF_DCMI

要点：
1.初始化DCMI时钟，I2C时钟；
2.使用I2C接口向OV2640写入寄存器配置；
3.初始化DCMI工作模式；
4.初始化DMA，用于搬运DCMI的数据到显存空间进行显示；
5.编写测试程序，控制采集图像数据并显示到液晶屏。

初始化DCMI的 GPIO及I2C

void OV2640_HW_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    I2C_InitTypeDef  I2C_InitStruct;

    /***DCMI引脚配置***/
    /* 使能DCMI时钟 */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(DCMI_PWDN_GPIO_CLK|DCMI_VSYNC_GPIO_CLK |
                        DCMI_HSYNC_GPIO_CLK | DCMI_PIXCLK_GPIO_CLK|
                        DCMI_D0_GPIO_CLK| DCMI_D1_GPIO_CLK|, ENABLE);

    /*控制/同步信号线*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DCMI_VSYNC_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP ;
    GPIO_Init(DCMI_VSYNC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_PinAFConfig(DCMI_VSYNC_GPIO_PORT, DCMI_VSYNC_PINSOURCE, DCMI_VSYNC_AF);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DCMI_HSYNC_GPIO_PIN ;
    GPIO_Init(DCMI_HSYNC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_PinAFConfig(DCMI_HSYNC_GPIO_PORT, DCMI_HSYNC_PINSOURCE, DCMI_HSYNC_AF);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DCMI_PIXCLK_GPIO_PIN ;
    GPIO_Init(DCMI_PIXCLK_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_PinAFConfig(DCMI_PIXCLK_GPIO_PORT, DCMI_PIXCLK_PINSOURCE, DCMI_PIXCLK_AF);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DCMI_PWDN_GPIO_PIN ;
    GPIO_Init(DCMI_PWDN_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    /*PWDN引脚，高电平关闭电源，低电平供电*/
    GPIO_ResetBits(DCMI_PWDN_GPIO_PORT,DCMI_PWDN_GPIO_PIN);

    /*数据信号*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DCMI_D0_GPIO_PIN ;
    GPIO_Init(DCMI_D0_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_PinAFConfig(DCMI_D0_GPIO_PORT, DCMI_D0_PINSOURCE, DCMI_D0_AF);
    /*...省略部分数据信号线*/

    /****** 配置I2C，使用I2C与摄像头的SCCB接口通讯*****/
    /* 使能I2C时钟 */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(CAMERA_I2C_CLK, ENABLE);
    /* 使能I2C使用的GPIO时钟 */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(CAMERA_I2C_SCL_GPIO_CLK|CAMERA_I2C_SDA_GPIO_CLK, ENABLE);
    /* 配置引脚源 */
    GPIO_PinAFConfig(CAMERA_I2C_SCL_GPIO_PORT, CAMERA_I2C_SCL_SOURCE, CAMERA_I2C_SCL_AF);
    GPIO_PinAFConfig(CAMERA_I2C_SDA_GPIO_PORT, CAMERA_I2C_SDA_SOURCE, CAMERA_I2C_SDA_AF);

    /* 初始化GPIO */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = CAMERA_I2C_SCL_PIN ;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init(CAMERA_I2C_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_PinAFConfig(CAMERA_I2C_SCL_GPIO_PORT, CAMERA_I2C_SCL_SOURCE, CAMERA_I2C_SCL_AF);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = CAMERA_I2C_SDA_PIN ;
    GPIO_Init(CAMERA_I2C_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

    /*初始化I2C模式 */
    I2C_DeInit(CAMERA_I2C);

    I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0xFE;
    I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 40000;

    /* 写入配置 */
    I2C_Init(CAMERA_I2C, &I2C_InitStruct);

    /* 使能I2C */
    I2C_Cmd(CAMERA_I2C, ENABLE);
}

配置DCMI的模式

void OV2640_Init(void)
{
    DCMI_InitTypeDef DCMI_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    /*** 配置DCMI接口 ***/
    /* 使能DCMI时钟 */
    RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_DCMI, ENABLE);

    /* DCMI 配置*/
    DCMI_InitStructure.DCMI_CaptureMode = DCMI_CaptureMode_Continuous;
    DCMI_InitStructure.DCMI_SynchroMode = DCMI_SynchroMode_Hardware;
    DCMI_InitStructure.DCMI_PCKPolarity = DCMI_PCKPolarity_Rising;
    DCMI_InitStructure.DCMI_VSPolarity = DCMI_VSPolarity_Low;
    DCMI_InitStructure.DCMI_HSPolarity = DCMI_HSPolarity_Low;
    DCMI_InitStructure.DCMI_CaptureRate = DCMI_CaptureRate_All_Frame;
    DCMI_InitStructure.DCMI_ExtendedDataMode = DCMI_ExtendedDataMode_8b;
    DCMI_Init(&DCMI_InitStructure);

    //配置DMA传输，直接配置循环传输即可
    OV2640_DMA_Config(FSMC_LCD_ADDRESS,1);

    /* 配置中断 */
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

    /* 配置帧中断，接收到帧同步信号就进入中断 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DCMI_IRQn ;  //帧中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    DCMI_ITConfig (DCMI_IT_FRAME,ENABLE);
}

配置DMA数据传输

void OV2640_DMA_Config(uint32_t DMA_Memory0BaseAddr,uint16_t DMA_BufferSize)
{

    DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;

    /* 配置DMA从DCMI中获取数据*/
    /* 使能DMA*/
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);
    DMA_Cmd(DMA2_Stream1,DISABLE);
    while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream1) != DISABLE) {}

    DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_1;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = DCMI_DR_ADDRESS; //DCMI数据寄存器地址
    //DMA传输的目的地址(传入的参数)
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = DMA_Memory0BaseAddr;
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize =DMA_BufferSize;     //传输的数据大小(传入的参数)
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    //液晶数据地址，不自增
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;         //循环模式
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_INC8;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;

    /*DMA初始化 */
    DMA_Init(DMA2_Stream1, &DMA_InitStructure);

    DMA_Cmd(DMA2_Stream1,ENABLE);
    while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream1) != ENABLE) {}

配置帧中断

extern uint8_t fps;


//使用帧中断重置line_num,可防止有时掉数据的时候DMA传送行数出现偏移
void DCMI_IRQHandler(void)
{

    if (  DCMI_GetITStatus (DCMI_IT_FRAME) == SET ) {
        /*传输完一帧，计数复位*/
        fps++; //帧率计数

        DCMI_ClearITPendingBit(DCMI_IT_FRAME);
    }
}

读取摄像头ID

//存储摄像头ID的结构体
typedef struct
{
    uint8_t Manufacturer_ID1;
    uint8_t Manufacturer_ID2;
    uint8_t PIDH;
    uint8_t PIDL;
} OV2640_IDTypeDef;
/*寄存器地址*/
#define OV2640_DSP_RA_DLMT       0xFF
#define OV2640_SENSOR_MIDH       0x1C
#define OV2640_SENSOR_MIDL       0x1D
#define OV2640_SENSOR_PIDH       0x0A
#define OV2640_SENSOR_PIDL       0x0B
/**
* @brief  读取摄像头的ID.
* @param  OV2640ID: 存储ID的结构体
* @retval None
*/
void OV2640_ReadID(OV2640_IDTypeDef *OV2640ID)
{
    /*OV2640有两组寄存器，设置0xFF寄存器的值为0或为1时可选择使用不同组的寄存器*/
    OV2640_WriteReg(OV2640_DSP_RA_DLMT, 0x01);

    /*读取寄存芯片ID*/
    OV2640ID->Manufacturer_ID1 = OV2640_ReadReg(OV2640_SENSOR_MIDH);
    OV2640ID->Manufacturer_ID2 = OV2640_ReadReg(OV2640_SENSOR_MIDL);
    OV2640ID->PIDH = OV2640_ReadReg(OV2640_SENSOR_PIDH);
    OV2640ID->PIDL = OV2640_ReadReg(OV2640_SENSOR_PIDL);
}

向OV2640写入寄存器配置

uint16_t img_width=852, img_height=480;
/* 使用用 UXGA 模式，再根据所需的图像窗口裁剪 */
const unsigned char OV2640_UXGA[][2]=
{
    0xff, 0x00,
    0x2c, 0xff,
    0x2e, 0xdf,
    0xff, 0x01,
    0x3c, 0x32,
    0x11, 0x00,
    0x09, 0x02,
    0x04, 0xD8,    //水平翻转
    0x13, 0xe5,

    /*....以下省略*/
}


/**
* @brief  配置OV2640为UXGA模式，并设置输出图像大小
* @param  None
* @retval None
*/
void OV2640_UXGAConfig(void)
{
    uint32_t i;

    /* 写入寄存器配置 */
    for (i=0; i<(sizeof(OV2640_UXGA)/2); i++)
    {
        OV2640_WriteReg(OV2640_UXGA[i][0], OV2640_UXGA[i][1]);
    }
    /*设置输出的图像大小*/
    OV2640_OutSize_Set(img_width,img_height);
}