基于STM32的OV7670摄像头总结

一、OV7670模块：
介绍一下OV7670传感器：CMOS器件；标准的SCCB接口，兼容IIC接口；内置感光阵列，时序发生器，AD转换器，模拟信号处理，数字信号处理器.....
大致工作过程：光照射到感光阵列产生相应电荷，传输到相应的模拟信号处理单元，再由AD转换为数字信号，在经由数字信号处理器插值到RGB信号，最后传输到屏幕上......

先了解一下基础知识：现在市面上的OV7670模块分两种：1、带FIFO芯片；2、不带FIFO芯片。当然带FIFO的要贵一点~下面介绍带FIFO和不带FIFO的工作原理：

图1：不带FIFO

图2：带FIFO

下面就讲解这两种方式的适用范围：

不带FIFO：这种方法最简单，最直接，但是最不好实现的方法，原因是多数的CMOS芯片（如OV7670）的时钟速度可以高达24M，一般单片机的IO口速度根本达不到（stm32的IO速度，寄存器比库函数快，博主之前测，用库函数IO口速度好像是2.5Mhz，而用寄存器IO口速度是8M吧，速度相差较大~）。当然，高级的MCU，如ARM9以上或者DSP图像处理芯片等，本身处理速度快，内存大而且有的还带camera接口，可以不用带FIFO。主要是人家价格也高啊~

但也不是不是完全没有办法在低速上实现采集，方法也很简单，那么就是降低CMOS 的输出速度，不过这需要靠外部的晶振和内部的PLL 电路以及像素时钟速度，帧速等多个寄存器共同设置，并且要和MCU 的IO 速度匹配才可实现。但不建议这么做，原因是：这种寄存器设置将带来更多的学习困难和理解困难，并导致硬件图像的采集速度可能下降到0.5 帧以下，同时带来图像失真的可能。
还有一种方法就是DMA方式采集，代码复杂，速度在5-10帧左右。（博主本来想用该方法的，可是基础差，调试困难。会接着调试~）
注：部分CMOS 时钟速度不快，可以单片机直接采集，如OV7660，但该芯片已经停产。
带FIFO：由于采用了FIFO 做为数据缓冲，数据采集大大简便，用户只需要关心是如何读取即可，不需要关心具体数据是如何采集到的，这样可减小甚至不用关心CMOS 的控制以及时序关系，就能够实现图像的采集。

注意：FIFO不具备地址功能，因此他也就不具备数据的定位（选址）读取功能，所以不可能有真正的数据处理能力！

总的来说：带FIFO比不带FIFO操作起来更简单，8位MCU也能胜任。下面我们参考战舰摄像头实验（带FIFO的OV7670模块）

二、OV7670的图像数据输出格式：（参考战舰开发指南）

先简单了解几个定义：

VGA：分辨率为640*480的输出模式
QVGA：分辨率为320*240的输出格式
QQVGA：分辨率为160*120的输出格式
PCLK：像素时钟，一个PCLK时钟，输出1个像素或半个像素
VSYNC：帧同步信号
HREF/HSYNC：行同步信号

先看行输出时序：

图3：OV7670行输出时序

图3中，图像数据在HREF为高的时候输出，当HREF变高后，每一个PCLK时钟，输出一个字节数据。比如我们采用VGA时序，RGB565格式输出，每两个字节组成一个像素的颜色（高字节在前，低字节在后），这样每行输出总共有640*2个PCLK周期，输出640*2个字节。
在来看帧时序：

图4：OV7670帧时序

在图4中，VSYNC位高时产生一个帧同步信号，故当产生两个帧同步信号时，一帧数据输出完成。注意：图中的HSYNC和HREF其实是一个引脚产生的信号，只是在不同的场合下面，使用不同的信号方式。

三、战舰OV7670模块原理图讲解：

图5：战舰OP7670模块原理图

在图5中，我们用3种颜色的线，将OV7670模块原理图中几个重要芯片同MCU“连”了起来。不多说，看图~

四、存储和读取图像数据的过程及程序讲解（参考原子哥的开发指南和代码）
       对于该模块，我们只关心两点：1、如何存储图像数据；2、如何读取图像数据
       1、存储（OV7670往FIFO中写数据）
       战舰OV7670模块存储图像数据的过程为：等待OV767同步信号->FIFO写指针复位->FIFO写使能->等待第二个同步信号->FIFO写禁止，通过以上5个步骤就可以完成一帧图像的存储
       2、读取（MCU从FIFO中读取数据）
       读取过程：FIFO读指针复位->给FIFO读时钟（FIFO RCLK）->读取第一个像素高字节->给FIFO读时钟（FIFO RCLK）->读取第一个像素低字节->给FIFO读时钟（FIFO RCLK）->读取第二个像素高字节->循环读取剩余像素->结束
       比如QVGA模式，RGB565格式，我们总共循环读取320*240*2次，就可以读取一帧数据，把这些数据写入LCD模块，就可以看到摄像头的画面了。

程序讲解：（主要是OV7670对FIFO的写控制和MCU从FIFO中读取数据）
1、利用外部中断来对OV7670进行写操作控制

图6：外部中断对OV7670进行写控制

详细解释请看代码注释~
2、MCU从FIFO中读取数据（更新LCD显示）

图7：更新LCD显示函数（MCU读取FIFO数据）

详细请看代码注释~
对了，战舰例程中还有个字节对齐的问题，详情请浏览我转载的博客：http://blog.csdn.net/houqi02/article/details/51707456
本篇博客到此结束，多谢看官！博主不才，难免有不足之处，恳请看官提出交流，共同进步！

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