使用DCMI（DVP）驱动OV2640

发表于 2023-11-26 20:16

1.4 像素输出时序
单个像素大小取决于图像格式，如RGB565格式单个像素大小为2字节。

OV2640输出的每帧图像的数据默认从左到右，从上到下输出每个采集像素(可通过寄存器修改方向)，如下图所示。与控制液晶屏输出图像数据类似。

发表于 2023-11-26 20:17

OV2640输出图像时则使用UXGA1600×1200@15fps, SVGA@30fps, 或CIF@60fps时序，通过COM7寄存器切换模式。

自定义窗口像素范围：

UXGA：2 x 4 to 1632 x 1220
SVGA：OV2640固定为800 x 600
CIF：固定为408 x 304

发表于 2023-11-26 20:18

它们的像素输出格式如下图所示：

发表于 2023-11-26 20:18

下面以UXGA为例进行分析：

数据在PCLK上升沿阶段维持稳定，并在1个像素同步时钟PCLK的驱动下发送[9:0]位数据信号。

当行同步信号HREF为高电平时，像素数据依次传输，每传完一行数据时，HREF输出一个电平跳变信号间隔；当帧同步信号VSYNC为低电平时，各行的像素数据依次开始传输，每传完一帧图像时，VSYNC会输出一个电平跳变信号。

发表于 2023-11-26 20:19

发表于 2023-11-26 20:19

UXGA模式下的Frame/Pixel Rates：

发表于 2023-11-26 20:19

STM32F4系列的控制器具有DCMI（Digital camera Interface）数字摄像头接口，它支持使用类似VGA时序获取图像数据流，支持原始的按行、帧格式来组织的图像数据，如YUV、RGB，也支持接收JPEG格式压缩的数据流。接收数据时，主要使用HSYNC及VSYNC信号来同步。

▲ DCMI接口顶层框图

发表于 2023-11-26 20:20

2.1 外部接口及时序
DCMI向外部引出的信号线，方向均为输入：

其中DCMI_D数据线的数量可选8、10、12或14位（通过DCMI_CR的EDM[1:0]控制]），其中10/12/14需扩展到16位进行存储。

发表于 2023-11-26 20:20

以10位数据为例，此时DCMI接口将捕获输入至D[0…9]的10位数据，将其存至16位字的低10位，其余最高有效位清零（位11~15)。因此，此情况下每两个像素时钟周期会生成1个32位的字。

一般采用某端口的编号连续的引脚读取数据。如传输8位数据时，采用PB8~PB15引脚读取，直接读取GPIOB端口IDR寄存器的高8位即可。

发表于 2023-11-26 20:20

DCMI通讯时序示例：

图中DCMI_PIXCLK的捕获沿为下降沿，DCMI_HSYNC和DCMI_VSYNC的有效电平为1。（捕获沿、有效电平均可通过寄存器配置，HSYNC和VSYNC的有效电平指的是采集完一行/帧图像后的状态电平）

发表于 2023-11-26 20:21

2.2 DCMI时钟
STM32内部使用HCLK（168M）为DCMI外设提供时钟源，从DCMI引出DCMI_IT信号至中断控制器，并可通过DMA_REQ信号发送DMA请求。

DCMI从外部接收数据时，在HCLK的上升沿时对PIXCLK同步的信号进行采样，PIXCLK的最大周期必须大于2.5 个 HCLK 周期，即最高频率为HCLK的1/4（42M）。

发表于 2023-11-26 20:21

2.3 DCMI功能概述

▲ DCMI接口的内部结构

发表于 2023-11-26 20:21

2.3.1 同步器
2.3.1.1 硬件同步模式
使用HSYNC和VSYNC作为同步信号的方式（OV2640即采用此同步方式），VSYNC用于指示一帧图像的起始， HSYNC被用作数据有效信号。其时序图如下图所示：

HSYNC与VSYNC的有效极性通过DCMI_CR的HSPOL位和VSPOL位配置。

发表于 2023-11-26 20:21

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，但此时由于系统会忽略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。

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（从有效电平切换到无效电平，即开始下一帧时）同步，每一帧结束时都将激活VSIF（垂直同步中断标志）。

注意：对于压缩数据（如JPEG格式），DCMI仅支持硬件同步模式。

发表于 2023-11-26 20:22

2.3.1.2 内嵌码同步模式
该同步模式一般在特定场合下使用。

使用数据流中嵌入的特定的32 位码来表示同步信息，并且需用0x00和0xFF来表示编码，所以要确保 0x00 和 0xFF 值仅用于同步（不用于数据中）。共有 4 种同步码类型，均采用 0xFF0000XY 格式（XY值可编程）。

发表于 2023-11-26 20:23

摄像头2种模式下的同步码如下表所示：

若FS=0xff意味着所有除此之外的同步码均视为有效的帧结束同步码。在此模式下，一旦使能DCMI，将在首次出现帧结束 (FE) 同步码并且后接帧开始(FS) 同步码之后开始捕获帧。

此外，还针对FS/E和LS/E同步码实现了非屏蔽位功能（通过DCMI_ESUR寄存器配置），这样可仅用同步码中未被屏蔽的位进行比较。因此，可以选择一个位用于同步码的比较，来检测FS/E和LS/E，同时可用多个同步码表示FS/E和LS/E，它们仅在未被屏蔽的位相同即可。

发表于 2023-11-26 20:23

「示例」

FS = 0x2e，FSU（FS的非屏蔽码） = 0x30。则只需比较位4和位5即可。

注意：只有8位并行数据接口宽度支持内嵌码同步码。

发表于 2023-11-26 20:23

2.3.2 数据FIFO
为了对AHB上数据传输加以管理，在DCMI接口上实现了 4 个字(32bit x4)深度的 FIFO，用以缓冲接收到的数据。

DMCI向AHB总线读取数据时读指针自动递增，向FIFO写入数据时写指针自动递增。

注意：此FIFO没有溢出保护，如果数据传输率超过了AHB接口能够承受的速率，FIFO中的数据就会被覆盖。当如同步信号出错或FIFO溢出时，FIFO将复位，DCMI接口将等待新的数据帧开始。

DCMI接口挂载在AHB总线上，在AHB总线中有一个DCMI接口的数据寄存器，当我们读取该寄存器时，它会从FIFO中获取数据，并且FIFO中的数据指针会自动进行偏移。

发表于 2023-11-26 20:23

2.3.3 DMA接口
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。

发表于 2023-11-26 20:24

2.3.4 捕获模式
快照模式（单帧）

DCMI_CR 寄存器中的 CM =1。当DCMI_CR的CAPTURE位置 1 后，DCMI等待帧起始信号，然后对数据采样。采样完一帧数据后自动清除CAPTURE位，禁止再次采样。

注意：若数据溢出，则此帧丢失且依然会清除CAPTURE位。

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