基於STM32的OV7670攝像頭總結

　　一、OV7670模塊：

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201709/364999.htm

　　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，時序發生器，AD轉換器，模擬信號處理，數位訊號處理器.....

　　大致工作過程：光照射到感光陣列產生相應電荷，傳輸到相應的模擬信號處理單元，再由AD轉換為數位訊號，在經由數位訊號處理器插值到RGB信號，最後傳輸到屏幕上......

　　先了解一下基礎知識：現在市面上的OV7670模塊分兩種：1、帶FIFO晶片;2、不帶FIFO晶片。當然帶FIFO的要貴一點~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範圍：

　　不帶FIFO：這種方法最簡單，最直接，但是最不好實現的方法，原因是多數的CMOS晶片(如OV7670)的時鐘速度可以高達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圖像處理晶片等，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。主要是人家價格也高啊~

　　但也不是不是完全沒有辦法在低速上實現採集，方法也很簡單，那麼就是降低CMOS 的輸出速度，不過這需要靠外部的晶振和內部的PLL 電路以及像素時鐘速度，幀速等多個寄存器共同設置，並且要和MCU 的IO 速度匹配才可實現。但不建議這麼做，原因是：這種寄存器設置將帶來更多的學習困難和理解困難，並導致硬體圖像的採集速度可能下降到0.5 幀以下，同時帶來圖像失真的可能。

　　還有一種方法就是DMA方式採集，代碼複雜，速度在5-10幀左右。(博主本來想用該方法的，可是基礎差，調試困難。會接著調試~)

　　註：部分CMOS 時鐘速度不快，可以單片機直接採集，如OV7660，但該晶片已經停產。

　　帶FIFO：由於採用了FIFO 做為數據緩衝，數據採集大大簡便，用戶只需要關心是如何讀取即可，不需要關心具體數據是如何採集到的，這樣可減小甚至不用關心CMOS 的控制以及時序關係，就能夠實現圖像的採集。

　　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!

　　總的來說：帶FIFO比不帶FIFO操作起來更簡單，8位MCU也能勝任。下面我們參考戰艦攝像頭實驗(帶FIFO的OV7670模塊)

　　二、OV7670的圖像數據輸出格式：(參考戰艦開發指南)

　　先簡單了解幾個定義：

　　VGA：解析度為640*480的輸出模式

　　QVGA：解析度為320*240的輸出格式

　　QQVGA：解析度為160*120的輸出格式

　　PCLK：像素時鐘，一個PCLK時鐘，輸出1個像素或半個像素

　　VSYNC：幀同步信號

　　HREF/HSYNC：行同步信號

　　先看行輸出時序：

　　  

　　圖3：OV7670行輸出時序

　　圖3中，圖像數據在HREF為高的時候輸出，當HREF變高后，每一個PCLK時鐘，輸出一個字節數據。比如我們採用VGA時序，RGB565格式輸出，每兩個字節組成一個像素的顏色(高字節在前，低字節在後)，這樣每行輸出總共有640*2個PCLK周期，輸出640*2個字節。

　　在來看幀時序：

　　  

　　圖4：OV7670幀時序

　　在圖4中，VSYNC位高時產生一個幀同步信號，故當產生兩個幀同步信號時，一幀數據輸出完成。注意：圖中的HSYNC和HREF其實是一個引腳產生的信號，只是在不同的場合下面，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，將OV7670模塊原理圖中幾個重要晶片同MCU「連」了起來。不多說，看圖~

　　四、存儲和讀取圖像數據的過程及程序講解(參考原子哥的開發指南和代碼)

　　對於該模塊，我們只關心兩點：1、如何存儲圖像數據;2、如何讀取圖像數據

　　1、存儲(OV7670往FIFO中寫數據)

　　戰艦OV7670模塊存儲圖像數據的過程為：等待OV767同步信號->FIFO寫指針復位->FIFO寫使能->等待第二個同步信號->FIFO寫禁止，通過以上5個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)

　　讀取過程：FIFO讀指針復位->給FIFO讀時鐘(FIFO RCLK)->讀取第一個像素高字節->給FIFO讀時鐘(FIFO RCLK)->讀取第一個像素低字節->給FIFO讀時鐘(FIFO RCLK)->讀取第二個像素高字節->循環讀取剩餘像素->結束

　　比如QVGA模式，RGB565格式，我們總共循環讀取320*240*2次，就可以讀取一幀數據，把這些數據寫入LCD模塊，就可以看到攝像頭的畫面了。

　　程序講解：(主要是OV7670對FIFO的寫控制和MCU從FIFO中讀取數據)

　　1、利用外部中斷來對OV7670進行寫操作控制

　　  

　　圖6：外部中斷對OV7670進行寫控制

　　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~