基于APM32F407的DCI_OV2640驱动技术实现及应用

只看该作者 · 2024-12-23 11:24

本文将基于APM32F407微控制器和OV2640摄像头模块，讲解如何通过DCI（Digital Camera Interface）实现图像采集和传输。以下示例使用APM32F407库文件进行开发，涵盖初始化、数据采集、DMA传输及模式切换等内容。
一、OV2640 模块详细介绍

OV2640是一款功能强大的摄像头模块，具有如下特点：

基本参数
- 图像传感器：200万像素（1600x1200分辨率）
- 输出格式：支持JPEG、RGB565、YUV等多种格式
- 接口：SCCB（类似I2C）用于配置，DCMI（数字摄像头接口）用于数据输出
- 模式：支持JPEG压缩模式和RGB565未压缩模式
- 自动功能：自动曝光（AE）、自动白平衡（AWB）、自动增益（AGC）
常用分辨率及格式
- JPEG格式支持：160x120、320x240、800x600等
- RGB565格式支持：640x480、800x600等
典型应用
- 嵌入式视觉处理
- 安全监控
- 图像传输
控制方式OV2640通过SCCB接口配置内部寄存器（寄存器表已由用户提供），可灵活调整输出模式、分辨率、亮度、对比度等参数。

二、硬件连接及基本资源介绍

硬件资源
- 主控芯片：APM32F407
- 摄像头模块：OV2640（支持RGB565和JPEG模式）
- 数据接口：DCI、DMA
- 串口：USART用于图像数据输出
- LCD显示屏（可选）
DCI接口引脚DCI需要配置多个GPIO引脚，包括数据引脚（D0-D7）、控制引脚（VSYNC、HSYNC、PIXCLK）。具体定义可参考头文件bsp_dci.h。

三、流程图说明

系统启动
系统上电后，进入初始化流程。
初始化流程
包括DCI模块初始化和OV2640摄像头初始化。
用户模式选择
用户通过按键选择RGB565或JPEG模式。
数据采集
根据选择的模式，配置OV2640的工作模式，启动DCI和DMA采集。
数据处理与传输
在DCI中断中处理采集到的数据，并通过串口或其他方式输出。

四、代码实现

1.DCI初始化
通过调用DCI_Init函数完成DCI模块及相关GPIO引脚的初始化，包括时钟、同步模式和数据传输模式的配置。

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void DCI_Init(void)

{

    GPIO_Config_T gpioConfigStruct;

    DCI_Config_T dciConfigStruct;



    // 启用GPIO和DCI时钟

    RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOA | RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB | RCM_AHB1_PERIPH_GPIOC | RCM_AHB1_PERIPH_GPIOE);

    RCM_EnableAHB2PeriphClock(RCM_AHB2_PERIPH_DCI);



    // 配置DCI相关GPIO

    gpioConfigStruct.pin = DCI_HSYNC_PIN | DCI_PIXCLK_PIN;

    gpioConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF;

    gpioConfigStruct.otype = GPIO_OTYPE_PP;

    gpioConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_100MHz;

    gpioConfigStruct.pupd = GPIO_PUPD_UP;

    GPIO_Config(GPIOA, &gpioConfigStruct);



    // 配置DCI功能寄存器

    dciConfigStruct.captureMode = DCI_CAPTURE_MODE_CONTINUOUS;

    dciConfigStruct.capturerate = DCI_CAPTURE_RATE_ALL_FRAME;

    dciConfigStruct.extendedDataMode = DCI_EXTENDED_DATA_MODE_8B;

    dciConfigStruct.hsyncPolarity = DCI_HSYNC_POL_LOW;

    dciConfigStruct.pckPolarity = DCI_PCK_POL_RISING;

    dciConfigStruct.synchroMode = DCI_SYNCHRO_MODE_HARDWARE;

    dciConfigStruct.vsyncPolarity = DCI_VSYNC_POL_LOW;

    DCI_Config(&dciConfigStruct);



    // 使能DCI中断

    DCI_EnableInterrupt(DCI_INT_CC);

    NVIC_EnableIRQRequest(DCI_IRQn, 0, 1);



    // 启用DCI模块

    DCI_Enable();

}

2.摄像头初始化
摄像头模块通过SCCB接口（类似I2C）配置寄存器完成初始化，具体流程如下：

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uint8_t OV2640_Init(void)

{

    OV2640_SCCBInit(); // 初始化SCCB接口

    OV2640_Reset();    // 软件复位



    // 读取PID以检测摄像头是否正常

    OV2640_SCCBWriteReg(DCR_DSP_RA_DLMT, 0x01);

    uint16_t pid = OV2640_SCCBReadReg(DCR_SENSOR_PIDH) << 8 | OV2640_SCCBReadReg(DCR_SENSOR_PIDL);



    return (pid == OV2640_PID) ? 0 : 1; // 返回初始化结果

}

3.DMA配置
DCI与DMA结合使用，确保图像数据高效传输：

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void DCI_DMAInit(uint32_t memoryBaseAddr, uint32_t bufferSize, DMA_MEMORY_DATA_SIZE_T memoryDataSize, DMA_MEMORY_INC_T memoryInc, DMA_MEMORYBURST_T memoryBurst)

{

    DMA_Config_T dciDmaConfigStruct;



    // 启用DMA时钟

    RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_DMA2);



    // 配置DMA

    dciDmaConfigStruct.memoryBaseAddr = memoryBaseAddr;

    dciDmaConfigStruct.bufferSize = bufferSize;

    dciDmaConfigStruct.memoryDataSize = memoryDataSize;

    dciDmaConfigStruct.memoryInc = memoryInc;

    dciDmaConfigStruct.memoryBurst = memoryBurst;

    DMA_Config(DMA2_Stream1, &dciDmaConfigStruct);

}

4.采集流程
摄像头模式选择后，通过DCI启动数据采集：

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void StartImageCapture(void)

{

    OV2640_JpegModeConfig(JPEG_320x240); // 设置为JPEG 320x240分辨率

    DCI_DMAInit((uint32_t)&cameraBuffer, CAMERA_BUF_SIZE, DMA_MEMORY_DATA_SIZE_WORD, DMA_MEMORY_INC_ENABLE, DMA_MEMORYBURST_SINGLE);

    DCI_Start(); // 启动DCI

}

5.中断处理
在DCI中断中处理采集到的图像数据：

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void DCI_IRQHandler(void)

{

    if (DCI_ReadIntFlag(DCI_INT_CC) == SET)

    {

        if (g_ov2640Mode == JPEG_MODE)

        {

            OV2640_JpegDataCallback();

        }

        else if (g_ov2640Mode == RGB565_MODE)

        {

            OV2640_Rgb565DataCallback();

        }



        DCI_ClearIntFlag(DCI_INT_CC); // 清除中断标志

    }

}

6.应用示例以下为一个完整的图像采集及输出到串口的示例：

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void OV2640_JpegTest(void)

{

    // 配置摄像头和DCI

    StartImageCapture();



    while (1)

    {

        if (g_staCameraDataCaputure == 1) // 判断数据采集状态

        {

            for (uint32_t i = 0; i < g_cameraDataLenght; i++)

            {

                USART_SendData(USART1, cameraBuffer[i]); // 将图像数据通过USART发送

            }

        }

    }

}

五、总结

通过本文的介绍，可以在APM32F407上实现DCI与OV2640的完整对接，并支持RGB565和JPEG格式的图像采集及传输。该方案适用于嵌入式视觉处理和实时监控等场景。