STM32F4驱动OV2640摄像头
⼀、概念
1.OV2640 摄像头
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（IIC总线），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。
1.1OV2640 的特点：
⾼灵敏度、低电压适合嵌⼊式应⽤
标准的 SCCB 接⼝，兼容 IIC 接⼝
⽀持 RawRGB、RGB(RGB565/RGB555)、GRB422、YUV(422/420)和 YCbCr（422）输出格式
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⽀持 UXGA、SXGA、SVGA 以及按⽐例缩⼩到从 SXGA 到 40*30 的任何尺⼨
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。
⽀持闪光灯
⽀持图像缩放、平移和窗⼝设置
⽀持图像压缩，即可输出 JPEG 图像数据
⾃带嵌⼊式微处理器
房贷提前还款违约金1.2 OV2640窗⼝
ov2640在使⽤时，涉及到⼏个窗⼝，分别是传感器窗⼝、图像尺⼨窗⼝、图像窗⼝和图像输出⼤⼩。这⼏个窗⼝与我们正常使⽤
ov2640密切相关。
1. 传感器窗⼝：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
2. 图像尺⼨：图像尺⼨也就是DSP输出图像的最⼤尺⼨，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
3. 图像窗⼝：图像窗⼝类似于传感器窗⼝，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
4. 图像输出⼤⼩：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
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1.3 时序
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。
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。
⾏时序图
长安汽车所有车型图片从以上时序图可以看出，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。
帧时序图
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。
1.4 图像数据格式
使⽤OV2640时，我们⼀般⽤两种输出⽅式：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。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。
2.DCMI接⼝
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)
2.1 DCMI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
2.2 DCMI接⼝信号
DCMI 接⼝包括如下⼀些信号：
1. 数据输⼊（D[0:13]），⽤于接收摄像头的数据输出，接收OV2640我们只⽤了8位数据。
2. ⾏同步输⼊信号（HSYNC），⽤于接收摄像头的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。
DCMI 接⼝的框图
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
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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
2.3 DCMI配置
在OV2640实验中，我们⽤到的DCMI数据宽度位8位，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：
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_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。
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。
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！！
2.4 硬件同步
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。
⼆、程序编写：
何韵诗 邓九云以下程序对初始化函数进⾏展⽰：