第四十章 摄像头实验
[mw_shl_code=c,true]
1.硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板
2.软件平台：MDK5.1
3.固件库版本：V1.4.0
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ALIENTEK探索者STM32F4开发板具有DCMI接口，并板载了一个摄像头接口（P8），该接口可以用来连接ALIENTEK OV2640等摄像头模块。本章，我们将使用STM32驱动ALIENTEK OV2640摄像头模块，实现摄像头功能。本章分为如下几个部分：
40.1 OV2640&DCMI简介
40.2 硬件设计
40.3 软件设计
40.4 下载验证
40.1 OV2640&DCMI简介
本节将分为两个部分，分别介绍OV2640和STM32F4的DCMI接口。
40.1.1 OV2640简介
OV2640是OV（OmniVision）公司生产的一颗1/4寸的CMOS UXGA（1632*1232）图像传感器。该传感器体积小、工作电压低，提供单片UXGA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、缩放和取窗口等方式的各种分辨率8/10位影像数据。该产品UXGA图像最高达到15帧/秒（SVGA可达30帧，CIF可达60帧）。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、对比度、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、拖尾、浮散等，提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。
OV2640的特点有：
l
高灵敏度、低电压适合嵌入式应用
l
标准的SCCB接口，兼容IIC接口
l
支持RawRGB、RGB(RGB565/RGB555)、GRB422、YUV(422/420)和YCbCr（422）输出格式
l
支持UXGA、SXGA、SVGA以及按比例缩小到从SXGA到40*30的任何尺寸
l
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。
l
支持闪光灯
l
支持图像缩放、平移和窗口设置
l
支持图像压缩，即可输出JPEG图像数据
l
自带嵌入式微处理器
OV2640的功能框图图如图40.1.1.1所示：
图40.1.1.1 OV2640功能框图
OV2640传感器包括如下一些功能模块。
1.感光整列（Image Array）
OV2640总共有1632*1232个像素，最大输出尺寸为UXGA（1600*1200），即200W像素。
2.模拟信号处理（Analog Processing）
模拟信号处理所有模拟功能，并包括：模拟放大（AMP）、增益控制、通道平衡和平衡控制等。
3.10位A/D 转换（A/D）
原始的信号经过模拟放大后，分G和BR两路进入一个10 位的A/D 转换器，A/D 转换器工作频率高达20M，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，该模块还有黑电平校正（BLC)功能。
4.数字信号处理器（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：
l
边缘锐化（二维高通滤波器）
l
颜色空间转换（原始信号到RGB或者YUV/YCbYCr)
l RGB色彩矩阵以消除串扰
l
色相和饱和度的控制
l
黑/白点补偿
l
降噪
l
镜头补偿
l
可编程的伽玛
l
十位到八位数据转换
5.输出格式模块（Output Formatter）
该模块按设定优先级控制图像的所有输出数据及其格式。
6.压缩引擎（Compression Engine）
压缩引擎框图如图40.1.1.2所示：
图40.1.1.2 压缩引擎框图
从图可以看出，压缩引擎主要包括三部分：DCT、QZ和entropy encoder（熵编码器），将原始的数据流，压缩成jpeg数据输出。
7.微处理器（Microcontroller）
OV2640自带了一个8位微处理器，该处理器有512字节SRAM，4KB的ROM，它提供一个灵活的主机到控制系统的指令接口，同时也具有细调图像质量的功能。
8.SCCB接口（SCCB Interface）
SCCB接口控制图像传感器芯片的运行，详细使用方法参照光盘的《OmniVision Technologies Seril Camera Control Bus(SCCB) Specification》这个文档
9.数字视频接口（Digital Video Port）
OV2640拥有一个10位数字视频接口(支持8位接法)，其MSB和LSB可以程序设置先后顺序，ALIENTEK OV2640模块采用默认的8位连接方式，如图40.1.1.3所示：
图40.1.1.3 OV2640默认8位连接方式
OV2640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，在本章我们不做介绍，请大家参考光盘《OmniVision Technologies Seril Camera Control Bus(SCCB) Specification》这个文档。
接下来，我们介绍一下OV2640的传感器窗口设置、图像尺寸设置、图像窗口设置和图像输出大小设置，这几个设置与我们的正常使用密切相关，有必要了解一下。其中，除了传感器窗口设置是直接针对传感器阵列的设置，其他都是DSP部分的设置了，接下来我们一个个介绍。
传感器窗口设置，该功能允许用户设置整个传感器区域（1632*1220）的感兴趣部分，也就是在传感器里面开窗，开窗范围从2*2~1632*1220都可以设置，不过要求这个窗口必须大于等于随后设置的图像尺寸。传感器窗口设置，通过：0X03/0X19/0X1A/0X07/0X17/0X18等寄存器设置，寄存器定义请看OV2640_DS(1.6).pdf这个文档（下同）。
图像尺寸设置，也就是DSP输出（最终输出到LCD的）图像的最大尺寸，该尺寸要小于等于前面我们传感器窗口设置所设定的窗口尺寸。图像尺寸通过：0XC0/0XC1/0X8C等寄存器设置。
图像窗口设置，这里起始和前面的传感器窗口设置类似，只是这个窗口是在我们前面设置的图像尺寸里面，再一次设置窗口大小，该窗口必须小于等于前面设置的图像尺寸。该窗口设置后的图像范围，将用于输出到外部。图像窗口设置通过：0X51/0X52/0X53/0X54/0X55/0X57等寄存器设置。
图像输出大小设置，这是最终输出到外部的图像尺寸。该设置将图像窗口设置所决定的窗口大小，通过内部DSP处理，缩放成我们输出到外部的图像大小。该设置将会对图像进行缩放处理，如果设置的图像输出大小不等于图像窗口设置图像大小，那么图像就会被缩放处理，只有这两者设置一样大的时候，输出比例才是1：1的。
因为OmniVision 公司公开的文档，对这些设置实在是没有详细介绍。只能从他们提供的初始化代码（还得去linux源码里面移植过来）里面去分析规律，所以，这几个设置，都是作者根据OV2640的调试经验，以及相关文档总结出来的，不保证百分比正确，如有错误，还请大家指正。
以上几个设置，光看文字可能不太清楚，这里我们画一个简图有助于大家理解，如图40.1.1.4所示：
图40.1.1.4 OV2640图像窗口设置简图
上图，最终红色框所示的图像输出大小，才是OV2640输出给外部的图像尺寸，也就是显示在LCD上面的图像大小。当图像输出大小与图像窗口不等时，会进行缩放处理，在LCD上面看到的图像将会变形。
最后，我们介绍一下OV2640的图像数据输出格式。首先我们简单介绍一些定义：
UXGA，即分辨率位1600*1200的输出格式，类似的还有：SXGA(1280*1024)、WXGA+(1440*900)、XVGA(1280*960)、WXGA(1280*800)、XGA(1024*768)、SVGA(800*600)、VGA(640*480)、CIF(352*288)、WQVGA(400*240)、QCIF(176*144)和QQVGA(160*120)等。
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。
OV2640的图像数据输出（通过Y[9:0]）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40.1.1.5所示：
图40.1.1.5 OV2640行输出时序
从上图可以看出，图像数据在HREF为高的时候输出，当HREF变高后，每一个PCLK时钟，输出一个8位/10位数据。我们采用8位接口，所以每个PCLK输出1个字节，且在RGB/YUV输出格式下，每个tp=2个Tpclk，如果是Raw格式，则一个tp=1个Tpclk。比如我们采用UXGA时序，RGB565格式输出，每2个字节组成一个像素的颜色（高低字节顺序可通过0XDA寄存器设置），这样每行输出总共有1600*2个PCLK周期，输出1600*2个字节。
再来看看帧时序（UXGA模式），如图40.1.1.6所示：
图40.1.1.6 OV2640帧时序
上图清楚的表示了OV2640在UXGA模式下的数据输出。我们按照这个时序去读取OV2640的数据，就可以得到图像数据。
最后说一下OV2640的图像数据格式，我们一般用2种输出方式：RGB565和JPEG。当输出RGB565格式数据的时候，时序完全就是上面两幅图介绍的关系。以满足不同需要。而当输出数据是JPEG数据的时候，同样也是这种方式输出（所以数据读取方法一模一样），不过PCLK数目大大减少了，且不连续，输出的数据是压缩后的JPEG数据，输出的JPEG数据以：0XFF,0XD8开头，以0XFF,0XD9结尾，且在0XFF,0XD8之前，或者0XFF,0XD9之后，会有不定数量的其他数据存在（一般是0），这些数据我们直接忽略即可，将得到的0XFF,0XD8~0XFF,0XD9之间的数据，保存为.jpg/.jpeg文件，就可以直接在电脑上打开看到图像了。
OV2640自带的JPEG输出功能，大大减少了图像的数据量，使得其在网络摄像头、无线视频传输等方面具有很大的优势。OV2640我们就介绍到这。
40.1.2 STM32F4 DCMI接口简介
STM32F4自带了一个数字摄像头（DCMI）接口，该接口是一个同步并行接口，能够接收外部8位、10位、12位或 14位 CMOS 摄像头模块发出的高速数据流。可支持不同的数据格式：YCbCr4:2:2/RGB565逐行视频和压缩数据 (JPEG)。
STM32F4 DCM接口特点：
● 8 位、10 位、12 位或 14 位并行接口
● 内嵌码/外部行同步和帧同步
● 连续模式或快照模式
● 裁剪功能
● 支持以下数据格式：
1，8/10/12/14 位逐行视频：单色或原始拜尔（Bayer）格式
2，YCbCr 4:2:2逐行视频
3，RGB 565 逐行视频
4，压缩数据：JPEG
DCMI接口包括如下一些信号：
1， 数据输入（D[0:13]），用于接摄像头的数据输出，接OV2640我们只用了8位数据。
2， 水平同步（行同步）输入（HSYNC），用于接摄像头的HSYNC/HREF信号。
3， 垂直同步（场同步）输入（VSYNC），用于接摄像头的VSYNC信号。
4， 像素时钟输入（PIXCLK），用于接摄像头的PCLK信号。
DCMI接口是一个同步并行接口，可接收高速（可达 54 MB/s）数据流。该接口包含多达14条数据线(D13-D0)和一条像素时钟线(PIXCLK)。像素时钟的极性可以编程，因此可以在像素时钟的上升沿或下降沿捕获数据。
DCMI接收到的摄像头数据被放到一个32位数据寄存器(DCMI_DR)中，然后通过通用 DMA进行传输。图像缓冲区由 DMA 管理，而不是由摄像头接口管理。
从摄像头接收的数据可以按行/帧来组织（原始YUV/RGB/拜尔模式），也可以是一系列 JPEG图像。要使能 JPEG 图像接收，必须将 JPEG 位（DCMI_CR 寄存器的位 3）置 1。
数据流可由可选的 HSYNC（水平同步）信号和 VSYNC（垂直同步）信号硬件同步，或者通
过数据流中嵌入的同步码同步。
STM32F4
DCMI接口的框图如图40.1.2.1所示：
图40.1.2.1 DCMI接口框图
DCMI接口的数据与PIXCLK（即PCLK）保持同步，并根据像素时钟的极性在像素时钟上升沿/下降沿发生变化。HSYNC（HREF）信号指示行的开始/结束，VSYNC信号指示帧的开始/结束。DCMI信号波形如图40.1.2.2所示：
图40.1.2.2 DCMI信号波形
上图中，对应设置为：DCMI_PIXCLK的捕获沿为下降沿，DCMI_HSYNC和DCMI_VSYNC的有效状态为1，注意，这里的有效状态实际上对应的是指示数据在并行接口上无效时，HSYNC/VSYNC引脚上面的引脚电平。
本章我们用到DCMI的8位数据宽度，通过设置DCMI_CR中的EDM[1:0]=00设置。此时DCMI_D0~D7有效，DCMI_D8~D13上的数据则忽略，这个时候，每次需要4个像素时钟来捕获一个32位数据。捕获的第一个数据存放在32位字的LSB位置，第四个数据存放在32位字的MSB位置
，捕获数据字节在32位字中的排布如表40.1.2.1所示：
表40.1.2.1 8位捕获数据在32位字中的排布
从表40.1.2.1可以看出，STM32F4的DCMI接口，接收的数据是低字节在前，高字节在后的，所以，要求摄像头输出数据也是低字节在前，高字节在后才可以，否则就还得程序上处理字节顺序，会比较麻烦。
DCMI接口支持DMA传输，当DCMI_CR寄存器中的CAPTURE位置1时，激活DMA接口。摄像头接口每次在其寄存器中收到一个完整的32位数据块时，都将触发一个DMA请求。
DCMI接口支持两种同步方式：内嵌码同步和硬件（HSYNC和VSYNC）同步。我们简单介绍下硬件同步，详细介绍请参考《STM32F4xx中文数据手册》第13.5.3节。
硬件同步模式下将使用两个同步信号 (HSYNC/VSYNC)。根据摄像头模块/模式的不同，可能在水平/垂直同步期间内发送数据。由于系统会忽略HSYNC/VSYNC信号有效电平期间内接收的所有数据，HSYNC/VSYNC 信号相当于消隐信号。
为了正确地将图像传输到 DMA/RAM 缓冲区，数据传输将与VSYNC信号同步。选择硬件同步模式并启用捕获（DCMI_CR中的CAPTURE位置1）时，数据传输将与VSYNC信号的
无效电平同步（开始下一帧时）。之后传输便可以连续执行，由DMA将连续帧传输到多个连续的缓冲区或一个具有循环特性的缓冲区。为了允许DMA管理连续帧，每一帧结束时都将激活VSIF（垂直同步中断标志，即帧中断），我们可以利用这个帧中断来判断是否有一帧数据采集完成，方便处理数据。
DCMI接口的捕获模式支持：快照模式和连续采集模式。一般我们使用连续采集模式，通过DCMI_CR中的CM位设置。另外，DCMI接口还支持实现了4个字深度的 FIFO，配有一个简单的FIFO控制器，每次摄像头接口从AHB读取数据时读指针递增，每次摄像头接口向FIFO写入数据时写指针递增。因为没有溢出保护，如果数据传输率超过AHB接口能够承受的速率，FIFO中的数据就会被覆盖。如果同步信号出错，或者 FIFO 发生溢出，FIFO 将复位，DCMI 接口将等待新的数据帧开始。
关于DCMI接口的其他特性，我们这里就不再介绍了，请大家参考《STM32F4xx中文参考手册》第13章相关内容。
本章，我们将使用STM32F407ZGT6的DCMI接口连接ALIENTEK
OV2640摄像头模块，该模块采用8位数据输出接口，自带24M有源晶振，无需外部提供时钟，采用百万高清镜头，单独3.3V 供电即可正常使用。
ALIENTEK
OV2640摄像头模块外观如图40.1.2.3所示：
图40.1.2.3 ALIENTEK OV2640摄像头模块外观图
模块原理图如图40.1.2.4所示：
图40.1.2.4 ALIENTEK OV2640摄像头模块原理图
从上图可以看出，ALIENTEK
OV2640摄像头模块自带了有源晶振，用于产生24M时钟作为OV2640的XVCLK输入。同时自带了稳压芯片，用于提供OV2640稳定的2.8V和1.3V工作电压，模块通过一个2*9的双排排针（P1）与外部通信，与外部的通信信号如表40.1.2.2所示：
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信号
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作用描述
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信号
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作用描述
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VCC3.3
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模块供电脚，接3.3V电源
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OV_PCLK
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像素时钟输出
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GND
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模块地线
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OV_PWDN
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掉电使能(高有效)
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OV_SCL
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SCCB通信时钟信号
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OV_VSYNC
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帧同步信号输出
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OV_SDA
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SCCB通信数据信号
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OV_HREF
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行同步信号输出
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OV_D[7:0]
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8位数据输出
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OV_RESET
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复位信号(低有效)
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表40.1.2.2 OV2640模块信号及其作用描述
本章，我们将OV2640默认配置为UXGA输出，也就是1600*1200的分辨率，输出信号设置为：VSYNC高电平有效，HREF高电平有效，输出数据在PCLK的下降沿输出（即上升沿的时候，MCU才可以采集）。这样，STM32F4的DCMI接口就必须设置为：VSYNC低电平有效、HSYNC低电平有效和PIXCLK上升沿有效，这些设置都是通过DCMI_CR寄存器控制的，该寄存器描述如图40.1.2.5所示：
图40.1.2.5 DCMI_CR寄存器各位描述
ENABLE，该位用于设置是否使能DCMI，不过，在使能之前，必须将其他配置设置好。
FCRC[1:0]，这两个位用于帧率控制，我们捕获所有帧，所以设置为00即可。
VSPOL，该位用于设置垂直同步极性，也就是VSYNC引脚上面，数据无效时的电平状态，根据前面说所，我们应该设置为0。
HSPOL，该位用于设置水平同步极性，也就是HSYNC引脚上面，数据无效时的电平状态，同样应该设置为0。
PCKPOL，该位用于设置像素时钟极性，我们用上升沿捕获，所以设置为1。
CM，该位用于设置捕获模式，我们用连续采集模式，所以设置为0即可。
CAPTURE，该位用于使能捕获，我们设置为1。该位使能后，将激活DMA，DCMI等待第一帧开始，然后生成DMA请求将收到的数据传输到目标存储器中。注意：该位必须在DCMI的其他配置（包括DMA）都设置好了之后，才设置！！
DCMI_CR寄存器的其他位，我们就不介绍了，另外DCMI的其他寄存器这里也不再介绍，请大家参考《STM32F4xx中文参考手册》第13.8节。
最后，我们来看下怎么用库函数实现DCMI驱动OV2640的步骤：
1）配置OV2640控制引脚，并配置OV2640工作模式。
在启动DCMI之前，我们先设置好OV2640。OV2640通过OV_SCL和OV_SDA进行寄存器配置，同时还有OV_PWDN/OV_RESET等信号，我们也需要配置对应IO状态，先设置OV_PWDN=0，退出掉电模式，然后拉低OV_RESET复位OV2640，之后再设置OV_RESET为1，结束复位，然后就是对OV2640的大把寄存器进行配置了，这里我们配置成UXGA输出。
然后，可以根据我们的需要，设置成RGB565输出模式，还是JPEG输出模式。
学习到这里，怎么使能相关IO口时钟以及配置相关模式这里我们就不再讲解，大家可以打开我们实验源码查看，OV2640的初始化配置以及相关操作函数在我们实验的ov2640.c源文件中，其中初始化在OV2640_Init函数中，大家可以打开看看相关步骤。
2）配置相关引脚的模式和复用功能（AF13），使能时钟。
OV2640配置好之后，再设置DCMI接口与摄像头模块连接的IO口，使能IO和DCMI时钟，然后设置相关IO口为复用功能模式，复用功能选择AF13(DCMI复用)。
使能DCMI时钟的方法为：
RCC _AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_DCMI,ENABLE);//使能DCMI时钟
关于相关IO口设置复用功能的方法之前已经多次讲解，这里我们就只贴出关键代码片段：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode
= GPIO_Mode_AF; //复用功能输出
接下来我们就是设置复用映射，方法为：
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_DCMI);//PA4,DCMI_HSYNC
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_DCMI); //PA6,
DCMI_PCLK
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_DCMI); //PB7,
DCMI_VSYNC
……//省略部分IO映射代码
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_DCMI); //PB6,DCMI_D5
GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_DCMI); //PE5,DCMI_D6
GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_DCMI); //PE6,DCMI_D7
3）配置DCMI相关设置。
这一步，主要通过DCMI_CR寄存器设置，包括VSPOL/HSPOL/PCKPOL/数据宽度等重要参数，都在这一步设置，同时我们也开启帧中断，编写DCMI中断服务函数，方便进行数据处理（尤其是JPEG模式的时候）。不过对于CAPTURE位，我们等待DMA配置好之后再设置，另外对于OV2640输出的JPEG数据，我们也不使用DCMI的JPEG数据模式（实测设置不设置都一样），而是采用正常模式，直接采集。
DCMI相关寄存器的配置是通过函数DCMI_Init来实现的。接下来我们看看函数申明：
void DCMI_Init(DCMI_InitTypeDef* DCMI_InitStruct);
同样，我们来看看结构体DCMI_InitTypeDef的定义：
typedef struct
{
uint16_t
DCMI_CaptureMode;
uint16_t
DCMI_SynchroMode;
uint16_t
DCMI_PCKPolarity;
uint16_t
DCMI_VSPolarity;
uint16_t
DCMI_HSPolarity;
uint16_t
DCMI_CaptureRate;
uint16_t
DCMI_ExtendedDataMode;
} DCMI_InitTypeDef;
结构体DCMI_InitTypeDef一共有7个成员变量，接下来我们来看看每个成员变量的含义：
第一个参数DCMI_CaptureMode是用来设置捕获模式为连续捕获模式还是快照模式。我们实验采取的是连续捕获模式值DCMI_CaptureMode_Continuous，也就是通过DMA连续传输数据到目标存储区。
第二个参数DCMI_SynchroMode用来选择同步方式为硬件同步还是内嵌码同步。如果选择硬件同步值DCMI_SynchroMode_Hardware，那么数据捕获由HSYNC/VSYNC信号同步，如果选择内嵌码同步方式值DCMI_SynchroMode_Embedded，那么数据捕获由数据流中嵌入的同步码同步。
第三个参数DCMI_PCKPolarity用来设置像素时钟极性为上升沿有效还是下降沿有效。我们实验使用的是上升沿有效，所以值为DCMI_PCKPolarity_Rising。
第四个参数DCMI_VSPolarity用来设置垂直同步极性VSYNC为低电平有效还是高电平有效。也就是VSYNC引脚上面，数据无效时的电平状态。我们设置为VSYNC低电平有效。所以值为DCMI_VSPolarity_Low。
第五个参数DCMI_HSPolarity用来设置水平同步极性为高电平有效还是低电平有效，也就是HSYNC引脚上面，数据无效时的电平状态。我们设置为HSYNC低电平有效。所以值为DCMI_HSPolarity_Low。
第六个参数DCMI_CaptureRate用来设置帧捕获率。如果设置为值DCMI_CaptureRate_All_Frame，也就是全帧捕获，设置为DCMI_CaptureRate_1of2_Frame，也就2帧捕获一帧，设置为DCMI_CaptureRate_1of4_Frame，也就是4帧捕获一帧。
第七个参数DCMI_ExtendedDataMode用来设置扩展数据模式。可以设置为每个像素时钟捕获8位，10位，12位以及14位数据。这里我们设置为8位值DCMI_ExtendedDataMode_8b。
DCMI初始化实例如下：
DCMI_InitTypeDef DCMI_InitStructure;
DCMI_InitStructure.DCMI_CaptureMode=DCMI_CaptureMode_Continuous;//连续模式
DCMI_InitStructure.DCMI_CaptureRate=DCMI_CaptureRate_All_Frame;//全帧捕获
DCMI_InitStructure.DCMI_ExtendedDataMode=
DCMI_ExtendedDataMode_8b;//8位格式
DCMI_InitStructure.DCMI_HSPolarity=
DCMI_HSPolarity_Low;//HSYNC 低电平有效
DCMI_InitStructure.DCMI_PCKPolarity=
DCMI_PCKPolarity_Rising;//PCLK 上升沿有效
DCMI_InitStructure.DCMI_SynchroMode=
DCMI_SynchroMode_Hardware;//硬件同步
DCMI_InitStructure.DCMI_VSPolarity=DCMI_VSPolarity_Low;//VSYNC 低电平有效
DCMI_Init(&DCMI_InitStructure);//初始化DCMI
4）配置DMA。
本章采用连续模式采集，并将采集到的数据输出到LCD（RGB565模式）或内存（JPEG模式），所以源地址都是DCMI_DR，而目的地址可能是LCD->RAM或者SRAM的地址。DCMI的DMA传输采用的是DMA2数据流1的通道1来实现的，关于DMA的介绍，请大家参考前面的DMA实验章节。这里我们列出本章我们的DMA配置源码如下：
DMA_InitTypeDef
DMA_InitStructure;
DMA_InitStructure.DMA_Channel =
DMA_Channel_1; //通道1 DCMI通道
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr =
(u32)&DCMI->DR;//外设地址为 CMI->DR
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr =
(u32)&LCD->LCD_RAM;//存储器0地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR =
DMA_DIR_PeripheralToMemory;//外设到存储器模式
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1;//数据传输量
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc =
DMA_PeripheralInc_Disable;//外设非增量模式
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Word;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;// 使用循环模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority =
DMA_Priority_High;//高优先级
DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode=DMA_FIFOMode_Enable;
//FIFO模式
DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold=DMA_FIFOThreshold_Full;//使用全FIFO
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst=DMA_MemoryBurst_Single;//外设突发单次传输
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst=DMA_PeripheralBurst_Single;
DMA_Init(DMA2_Stream1, &DMA_InitStructure);//初始化DMA Stream
5）设置OV2640的图像输出大小，使能DCMI捕获。
图像输出大小设置，分两种情况：在RGB565模式下，我们根据LCD的尺寸，设置输出图像大小，以实现全屏显示（图像可能因缩放而变形）；在JPEG模式下，我们可以自由设置输出图像大小（可不缩放）；最后，开启DCMI捕获，即可正常工作了。开启DCMI捕获的方法为：
DCMI_CaptureCmd(ENABLE);//DCMI捕获使能
设置过程就给大家讲解到这里。
40.2 硬件设计
并可选择RGB565和JPEG两种输出格式，当使用RGB565时，输出图像将经过缩放处理（完全由OV2640的DSP控制），显示在LCD上面。当使用JPEG数据输出的时候，我们将收到的JPEG数据，通过串口2（115200波特率），送给电脑，并利用电脑端上位机软件，显示接收到的图片，。
本章实验功能简介：开机后，初始化摄像头模块（OV2640），如果初始化成功，则提示选择模式：RGB565模式，或者JPEG模式。KEY0用于选择RGB565模式，KEY1用于选择JPEG模式。
当使用RGB565时，输出图像（固定为：UXGA）将经过缩放处理（完全由OV2640的DSP控制），显示在LCD上面。我们可以通过KEY_UP按键选择：1:1显示，即不缩放，图片不变形，但是显示区域小（液晶分辨率大小），或者缩放显示，即将1600*1200的图像压缩到液晶分辨率尺寸显示，图片变形，但是显示了整个图片内容。通过KE0Y按键，可以设置对比度；KEY1按键，可以设置饱和度；KEY2按键，可以设置特效。
当使用JPEG模式时，图像可以设置任意尺寸（QQVGA~UXGA），采集到的JPEG数据将先存放到STM32F4的内存里面，每当采集到一帧数据，就会关闭DMA传输，然后将采集到的数据发送到串口2（此时可以通过上位机软件（串口摄像头.exe）接收，并显示图片），之后再重新启动DMA传输。我们可以通过KEY_UP设置输出图片的尺寸（QQVGA~UXGA）。通过KEY0按键，可以设置对比度；KEY1按键，可以设置饱和度；KEY2按键，可以设置特效。
同时时可以通过串口1，借助USMART设置/读取OV2640的寄存器，方便大家调试。DS0指示程序运行状态，DS1用于指示帧中断。
本实验用到的硬件资源有：
1） 指示灯DS0和DS1
2） 4个按键
3） 串口1和串口2
4） TFTLCD模块
5） OV2640摄像头模块
这些资源，基本上都介绍过了，这里我们用到串口2来传输JPEG数据给上位机，其配置同串口1几乎一模一样，支持串口2的时钟来自APB1，频率为42Mhz。
我们重点介绍下探索者STM32F4开发板的摄像头接口与ALIENTEK OV2640摄像头模块的连接。在开发板的左下角的2*9的P8排座，是摄像头模块/OLED模块共用接口，在第十七章，我们曾简单介绍过这个接口。本章，我们只需要将ALIENTEK OV2640摄像头模块插入这个接口即可，该接口与STM32的连接关系如图40.2.1所示：
图40.2.1 摄像头模块接口与STM32连接图
从上图可以看出，OV2640摄像头模块的各信号脚与STM32的连接关系为：
DCMI_VSYNC接PB7;
DCMI_HREF接PA4;
DCMI_PCLK接PA6;
DCMI_SCL接PD6;
DCMI_SDA接PD7;
DCMI_RESET接PG15;
DCMI_PWDN接PG9;
DCMI_XCLK接PA8（本章未用到）;
DCMI_D[7:0]接PE6/PE5/PB6/PC11/PC9/PC8/PC7/PC6;
这些线的连接，探索者STM32F4开发板的内部已经连接好了，我们只需要将OV2640摄像头模块插上去就好了。特别注意：DCMI摄像头接口和I2S接口、DAC、SDIO以及1WIRE_DQ等有冲突，使用的时候，必须分时复用才可以，不可同时使用。实物连接如图40.2.2所示：
图40.2.2 OV2640摄像头模块与开发板连接实物图
40.3 软件设计
软件设计请直接下载附件的pdf讲解和实验工程。
40.4 下载验证
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK探索者STM32F4开发板上，在OV2640初始化成功后，屏幕提示选择模式，此时我们可以按KEY0，进入RGB565模式测试，也可以按KEY1，进入JPEG模式测试。
当按KEY0后，选择RGB565模式，LCD满屏显示压缩放后的图像（有变形），如图40.4.1所示：
图40.4.1 RGB565模式测试图片
此时，可以按KEY_UP切换为1:1显示（不变形）。同时还可以通过KEY0按键，设置对比度；KEY1按键，设置饱和度；KEY2，可以设置特效。
当按KEY1后，选择JPEG模式，此时屏幕显示JPEG数据传输进程，如图40.4.2所示：
图40.4.2 JPEG模式测试图
默认条件下，图像分辨率是QVGA(320*240)的，硬件上：我们需要一根RS232串口线连接开发板的COM2（注意要用跳线帽将P9的：COM2_RX连接在PA2(TX)）。如果没有RS232线，也可以借助我们开发板板载的USB转串口实现（有2个办法：1，改代码；2，杜邦线连接P9的PA2(TX)和P6的RX）。
我们打开上位机软件：串口摄像头.exe（路径：光盘à\6，软件资料à软件à串口摄像头软件à串口摄像头.exe），选择正确的串口，然后波特率设置为115200，打开即可收到下位机传过来的图片了，如图40.4.3所示：
图40.4.3 串口摄像头软件接收并显示JPEG图片
我们可以通过KEY_UP设置输出图像的尺寸（QQVGA~UXGA）。通过KEY0按键，设置对比度；KEY1按键，设置饱和度；KEY2按键，设置特效。
同时，你还可以在串口，通过USMART调用SCCB_WR_Reg等函数，来设置OV2640的各寄存器，达到调试测试OV2640的目的，如图40.4.4所示：
图40.4.4 USMART调试OV2640
从上图还可以看出，帧率为15帧，这和我们前面介绍的OV2640在UXGA模式，输出帧率是15帧是一致的。
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