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OV7620 数字输出彩色摄像头开发说明 蓝宙电子研发部 V1.0 2012 年 8 月 3 日 www.landzo.cn 1 基本指导 首先,请仔细阅读模块介绍中的针脚定义。根据针脚定义,将各针脚与您的单片机相应的口进行连接。特别注意:请确保电源连接正确,否则可能会烧坏摄像头,你可以先找一台60M的数字示波器看一下波形,只需要接上电源、地。然后将你想看的信号与示波器相连(如场同步VSYN、行同步HREF、象素时钟PCLK等)。以便给自己一些信心(信号确实是有的!摄像头是好的!)图像采集实验 为了减少连线(以减少不必要的连线错误),建议你刚开始只将以下几根针脚与你的单片机相连: 图像采集模块: 电源 地 VSYNHREFPCLKY0Y7单片机: 电源 地 数据线 数据线 数据线 数据线具体连哪个数据线,这你可以自己选择。当然,一旦选定,就决定了你的程序应该如何编写。 至于采集程序,不好意思,只好你自己编写了。不过下面给出的时图像采集的一个简单的过程,希望对你有所帮助。while(isVSYNdown); while(isVSYNup); while(isHREFup); while(isHREFdown); for(j=0;j640;j+) while(isPCLKup); while(isPCLKdown); bufferj=PINB; 以上程序是采集一行图像的代码。祝你成功。最后,值得指出的是,图像采集模块在缺省模式下是黑白模式,采集的图像为灰度图。如果您需要彩色图、或者如一些玩家所指出的,希望降低采集频率(以保证采集到正确的图像),这就需要将您的单片机的I2C与摄像头的相应针脚相连了,并编写相应的I2C通讯程序才行。具体做法,请参考数据手册的有关说明。www.landzo.cn 2 如果您对一些相关技术一无所知,您可以考虑购买我们的评估板,该板除了能采集到图像在PC机上显示之外,还能帮你降低采集速度及设置各种图像模式等。如果需要请联系。硬件结构 OV7620 是CMOS彩色黑白图像传感器。它支持连续和隔行两种扫描方式,VGA 与QVGA 两种图像格式; 最高像素为664492, 帧速率为30fp8; 数据格式包括YUV、 YCrCb、RGB 三种,能够满足一般图像采集系统的要求。OV7620 内部可编程功能寄存器的设置有上电模式和SCCB 编程模式。本系统采用SCCB 编程模式,连续扫描,16 位RGB 数据输出。系统硬件结构框图如图1 所示。ARM 芯片选用具有ARM7TDMI 内核的LPC2210,通过LPC2210的GPIO 模拟SCCB 总线协议,控制OV7620 的功能寄存器。使用LPC2210 的3 个中断引脚引入OV7620 的图像输出同步信号VSYNC、 HSYNC、 PCLK, 以中断方式同步图像数据输出。 OV7620 的YUV通道输出的16 位并行数据通过LPC2210 的高16 位数据线接入。SST39VF160 和IS61LV25616AL 为扩展的Flash 和SRAM,分别用作程序存储器和数据存储器。具体实现 www.landzo.cn 3 1、OV7620 的功能控制 OV7620 的控制采用SCCB(SeriaICameraControlBus)协议。SCCB 是简化的I2C 协议,SIO-l 是串行时钟输入线,SIO-O 是串行双向数据线,分别相当于I2C协议的SCL 和SDA。SCCB 的总线时序与I2C基本相同,它的响应信号ACK 被称为一个传输单元的第9 位,分为Dontcare 和NA。Dontcare 位由从机产生;NA 位由主机产生,由于SCCB不支持多字节的读写,NA 位必须为高电平。另外,SCCB 没有重复起始的概念,因此在SCCB 的读周期中,当主机发送完片内寄存器地址后,必须发送总线停止条件。不然在发送读命令时,从机将不能产生Dontcare响应信号。由于I2C 和SCCB 的一些细微差别,所以采用GPIO 模拟SCCB 总线的方式。SCL 所连接的引脚始终设为输出方式,而SDA 所连接的引脚在数据传输过程中,通过设置IODIR的值,动态改变引脚的输入输出方式。 SCCB 的写周期直接使用I2C总线协议的写周期时序; 而SC-CB的读周期,则增加一个总线停止条件。OV7620 功能寄存器的地址为0x000x7C(其中,不少是保留寄存器)。通过设置相应的寄存器,可以使OV7620 工作于不同的模式。例如,设置OV7620 为连续扫描、RGB 原始数据16 位输出方式,需要进行如下:I2CSendByte()为写寄存器函数,它的第1 个参数OV7620 为宏定义的芯片地址0x42,第2 个参数为片内寄存器地址,第3 个参数为相应的寄存器设定值。 2、 OV7620 时钟同步 www.landzo.cn 4 www.landzo.cn 5 OV7620 有4 个同步信号:VSYNC(垂直同步信号)、FODD(奇数场同步信号)、HSYNC(水平同步信号)和PCLK(像素同步信号)。当采用连续扫描方式时,只使用VSYNC 和HSYNC、PCLK 三个同步信号, 如图l所示。 时为检测OV7620 扫描窗口的有效大小, 还引入了HREF水平参考信号。LPC2210 的3 个外部中断引脚分别作为3 个同步信号的输入,相应的中断服务程序分别为Vsync_IRQ()、Hsync_IRQ()和Pclk_IRQ()。在内存中定义一个二维数组存储图像数据,一维用变量y 表示,用于水平同步信号计数;二维用变量x表示,用于像素同步信号计数。图像采集的基本流程为:当用SCCB 初始化好OV7620 后,使能VSYNC对应的中断,在Vsync_IRQ()中断服务程序中判断是否已取得一帧数据。若是,则在主程序的循环体中进行数据处理;若不是,则使能HSYNC 对应的中断,并将y 置为O。在Hsync_IRQ()中断服务程序中,判断HREF 的有效电平,若有效,则y 加1,x 置为O,并使能PCLK 对应的中断。在Pclk_IRQ()中断服务程序中,判断HREF的有效电平,若有效,则z 增加,同时采集一个像素点的图像数据。3、图像数据的输出速度匹配 在OV7620 的3 个同步信号中,PCLK 的周期最短。当OV7620 使用27MHz 的系统时钟时, 默认的PCLK的周期为74ns。 而LPC2210的中断响应时间远远大于这个值。 LPC2210的最大中断延迟时问为27个处理器指令周期,最小延迟时问为4个指令周期,再加上中断服务时间、现场恢复时间等,完成一次中断响应的时问要大于730 个指令周期。当PC2210 使用最高系统频率60MHz 时,它的中断响应时间远大于O20,6s,所以只能将OV7620 的PCLK 降频。 通过设置时钟频率控制寄存器, 可将PCLK 的周期设为4s左右。4、图像数据的接入 当OV7620 工作于主设备方式时,它的YUV 通道将连续不断地向总线上输出数据。如果将OV7620 的YUV通道直接接在LPC2210 的DOD15 数据总线上, 则会干扰数据总线使LPC2210 不能正常运行;如果使用74HC244 等隔离,分时使用数据总线的方法,则会大大降低系统的运行速度,使得LPC2210 不能及时取走总线上的数据,造成图像数据不完整,。由于LPC2210 的数据总线宽度为32 位,而Flash和SRAM 仅占用了低16 位数据出方式时,Y 通道和UV通道的数据输出格式如表l所列。从表l 中下面以一个55 的像素点阵为例,详细介绍图像数据的恢复。首先定义一个515 的字节线D0D15, 困此可以采用图l 中的方法, 将空闲的高16 位数据线D16D31 设为GPIO,用于采集OV7620 输出的16位图像数据。5、图像数据的恢复 OV7620 采用16 位输可以看出,每一行Y 通道和UV 通道交替输出上一行的重复数据和本行的新数据。而在一行之内,B 数据只在奇数列出现,R数据只在偶数列出现。型数组,在Pclk_IRQ()中断服务程序中读取55个像素点的图像数据;然后对图像数据进行插值,奇数点则在数组的连续3 个字节中存入B、G、0,偶数点则存入O、G、R;最后对当前行的每一个字节与下一行对应列的每一个字节求平均值, 即可算出当前行的RGB 值。www.landzo.cn 6 www.landzo.cn 7 而在每一行内,奇数点的R 数据和偶数点的B数据可通过分别对其两侧的2 个点的R和数据求平均值得到。这样,一幅图像就恢复好了。可以直接存成二进制文件(本系统采用串口输出到PC 进行显示),或者增加BMP 位图文件头信息,存成iBitCouNt=24 的DIB 位图文件;也可用LPC2210 对此图像数据进行进一步的处理,如指纹识别等。6、结论 B像采集速度主要受限于LPC2210 的中断响应时间, 如果采用带有DMA 控制器,本系统的图并且具有更高处理速度的ARM 芯片,可大大提高整个图像采集系统的速度。例如,采用具有ARM9 内核的S3C2410,其最高系统频率达203MHz,完成一次DMA 传送的时间约为30ns。小于默认的PCLK 的周期74ns,可以实现30fps 的图像采集速度。与搭配OV511+或CPLDFPGA 的图像采集系统相比,此图像采集系统极大地简化了系统结构,降低了系统设计成本,缩短了开发周期;图像数据的采集与处理均由ARM 芯片完成,因而降低了数据中转过程中传输错误的几率,提高了系统的可靠性。 www.landzo.cn 8 谢谢!芜湖蓝宙电子科技有限公司技术部地址:芜湖经济技术开发区银湖北路科创中心 C#211 室联系人:王江电话:18855355235联系邮箱:wangjianglandzo.cn公司官网:http:/www.landzo.cn公司网上交易平台:http:/landzo.taobao.com
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