使用DCMI（DVP）驱动OV2640

发表于 2023-11-26 20:24

连续采集模式

DCMI_CR 寄存器中的 CM = 0。当DCMI_CR的CAPTURE位置 1 后，DCMI等待帧起始信号，然后对数据采样，采样过程一直持续至CAPTURE位被清零。CAPTURE 位清零后，采集过程将持续到当前帧结束。

发表于 2023-11-26 20:24

在连续采集模式下，通过DCMI_CR中的FCRC位可设置捕获率来控制采集的数据量，如下图所示：

发表于 2023-11-26 20:25

2.3.5 裁剪功能
DCMI_CR寄存器的CROP位置1后，即开启采集功能。可从采集的图像从选择一个矩形窗口来裁剪图像。（注意若窗口大小超出图片大小，则进捕获图片大小）。

注意：CAPCNT值只能是4的倍数（两个最低有效位强制为0），才能通过DMA正确传输数据。

发表于 2023-11-26 20:26

如果在捕获DCMI_CWSIZE寄存器中指定行数完成之前，VSYNC信号已有效，那么捕获将停止，并且在中断使能时生成IT_FRAME中断。

发表于 2023-11-26 20:26

2.4 数据格式说明
DMCI支持单色、RGB 和 YCbCr数据格式（最大输入大小为2048×2048像素），以及JPEG压缩格式（大小无限制）。

对于单色、RGB 和 YCbCr，帧缓冲区以光栅模式存储（即从顶部像素行到底部像素行，从像素行的左侧到右侧）。使用32位字。仅支持小端对齐格式。

发表于 2023-11-26 20:26

2.4.1 JPEG 格式
DCMI_CR的JPEG位置1时，用于JPEG2（Joint photographic experts group）图像数据传输。

JPEG图像不按行和帧存储，因此VSYNC信号用于启动捕获过程，而HSYNC则用作数据使能信号。行中包含的字节数可能不是4的倍数，因此处理此类情况时应十分谨慎，因为需要每次从捕获的数据形成一个完整的32位字时，才生成一个DMA请求。检测到帧结束并且尚未凑成32位字时，将使用“0”进行填充，并触发一个DMA请求。

注意：裁剪功能和内嵌码同步不适用JPEG格式。

发表于 2023-11-26 20:26

2.4.2 单色格式
每个像素 8 位，单色逐行视频格式的数据存储方式如下表所示：

发表于 2023-11-26 20:26

2.4.3 RGB格式
仅支持16BPP（每个像素16位）：RGB565（每32位表示2个像素）；不支持24BPP（托盘化格式）和灰度格式。

像素分量包括 R（红色）、G（绿色）和 B（蓝色），一帧数据中各个分量交替间隔存储（低/高16位字节中R、G、B从MSB->LSB依次存储）。以 RGB 逐行视频格式存储数据格式如下表所示：

注意：若OV2640红色R与蓝色B错位，可通过0xda地址的bit0配置数据LSB先行还是MSB先行，同时0xc2地址的寄存器bit4会影响该的配置。

发表于 2023-11-26 20:27

发表于 2023-11-26 20:27

经实际测试，如下配置在UXGA模式下RGB颜色可正常显示：

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0xFF, 0x00,        // 切换到DSP地址

0xc2, 0x0c,   //^ bit4配置为1时 swap RGB中的R与B

0xda, 0x09,   // BIT[3:2] = 10 - RGB565  BIT[0] = 1 LSB先行

发表于 2023-11-26 20:27

2.4.4 YCbCr 格式
YCbCr 4:2:2。像素分量包括Y（亮度）、Cb（蓝色色度）和Cr（红色色度）。每个分量都采用8位进行编码。亮度和色度（交替）存储在一起，如下表所示。

发表于 2023-11-26 20:27

2.5 DCMI中断

全局中断 (IT_DCMI) 是所有单个中断的逻辑或运算所得结果。

发表于 2023-11-26 20:28

3 STM32的DCMI编程
3.1 控制相关结构体

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typedef struct

{

  uint16_t DCMI_CaptureMode;      /*!< 捕获模式，可选连续模式或快照模式 */

  uint16_t DCMI_SynchroMode;      /*!< 同步模式，可选硬件同步模式或内嵌码模式 */

  uint16_t DCMI_PCKPolarity;      /*!<像素时钟PIXCLK的有效边沿 */

  uint16_t DCMI_VSPolarity;       /*!< VSYNC的有效电平 */

  uint16_t DCMI_HSPolarity;       /*!< HSYNC的有效电平 */

  uint16_t DCMI_CaptureRate;      /*!< 捕获频率，可选all或1/2或1/4 */

  uint16_t DCMI_ExtendedDataMode; /*!< 数据线宽度 可选8/10/12/14*/

} DCMI_InitTypeDef;

发表于 2023-11-26 20:28

3.2 软件设计（使用CH32验证）
由于项目使用ch32v307芯片，因此基于此芯片完成本次实验，STM32配置流程类似。

使用DVP外设（即STM32的DCMI外设）采集摄像头数据，将DVP的FIFO数据缓存到内部RAM中，再使用DMA的M2M模式搬运到FSMC外设控制的内存中，最后让图像在屏幕上显示。

发表于 2023-11-26 20:28

3.2.1 外设初始化

发表于 2023-11-26 20:28

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int8_t OV2640_Init(uint16_t img_w, uint16_t img_h)

{

    uint16_t ov_pid, ov_mid;

    OV2640_IDTypeDef OV2640_Camera_ID;



    img_width = img_w;

    img_height = img_h;



    OV2640_GPIO_Init();

    OV2640_Reset();



    OV2640_ReadID(&OV2640_Camera_ID);

    ov_mid = OV2640_Camera_ID.MIDH << 8 | OV2640_Camera_ID.MIDL;

    ov_pid = OV2640_Camera_ID.PIDH << 8 | OV2640_Camera_ID.PIDL;



    DBG_RAW("MID: %x", ov_mid);

    DBG_RAW("PID: %x", ov_pid);



    if (ov_mid != OV2640_MID)                return -1;

    else if (ov_pid != OV2640_PID)        return -2;



    OV2640_DMA_Init((uint32_t)dvp_buf0, FSMC_LCD_DATA_ADDR, lcd.width);

    OV2640_DVP_Init((uint32_t*)dvp_buf0, (uint32_t*)dvp_buf1, RGB565_COL_NUM, RGB565_ROW_NUM);



    return 0;

}

发表于 2023-11-26 20:28

理论配置：OV2640捕获沿PCLK上升沿采样，HSYNC低电平有效，VSYNC高电平有效；

实际配置：OV2640捕获沿PCLK上升沿采样，HSYNC高电平有效，VSYNC高电平有效。（可见理论与实际存在差异zz）
注：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 20:29

ch32v307的DMA与DVP外设关键信息如下：

「DMA外设（与STM32基本无异）」

DMA传输一次性最大数据量为65535，同时M2M不支持循环模式，且一但使能即开始后传输数据，因此数据传输完后需要手动加载DMA_CNTRx剩余传输数据数目寄存器的初始值，同时若DMA_PADDRx外设基址寄存器和DMA_MADDRx内存基址寄存器配置了地址增量模式，需要重新设置基址。

DMA通道关闭后，DMA_PADDRx/DMA_MADDRx/DMA_CNTRx/DMA_CFGRx寄存器仅当相应的DMA通道关闭下才可写入。

发表于 2023-11-26 20:29

「DAP外设（即STM32的DCMI外设）」

对于RGB和YUV数据流，硬件在每次帧信号从无效电平变为有效电平时会复位选择BUF0开始，存满一行数据将会切换的BUF1，实现交替存储。R16_DVP_COL_NUM表示一行数据的有效PCLK周期数，R16_DVP_ROW_NUM表示一帧图像数据内包含的行数；
对于JPEG压缩数据，硬件会根据设置的DMA接收长度设置BUF0和BUF1的切换阈值。此模式下，R16_DVP_COL_NUM用于配置DMA长度，R16_DVP_ROW_NUM寄存器不起作用。

发表于 2023-11-26 20:29

CH32的DAP外设与STM32的DCMI外设差异较大，其使用双BUF的FIFO缓存数据。在RGB模式下每个BUF交替采集每行数据；同时CH32的DMA不支持直接将DVP外设的FIFO数据通过DMA传输到内存（P2M)，因此只能使用RAM先缓存FIFO数据，再通过DMA的M2M模式传输。

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