基于STM32f103的OV7725摄像头驱动

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STMCU-管管发布时间：2020-10-21 09:47

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基于STM32f103的OV7725摄像头驱动

一、简介

实现的功能是三个按键实现LCD视频的显示以及超声波距离的显示，设定一个报警距离，这个可根据按键二和按键三改变报警距离。若所测距离大于报警距离，则蜂鸣器不报警，且LED为绿灯，若所测距离小于报警距离，则蜂鸣器报警且LED显示红灯。

流程图如下：

1、这次项目用的是OV7725,该摄像头主要由镜头、图像传感器、板载电路、FIFO 缓存及下方的信号引脚组成。

以下为该摄像头的实体图和引脚图：

2、该摄像头与LCD的通讯：外部控制器对 OV7725 寄存器的配置参数是通过 SCCB 总线传输过去的，SCCB 总线跟 I2C 十分类似，所以在 STM32 驱动中可以直接使用片上 I2C 外设与它通讯。SCCB 的起始信号、停止信号及数据有效性与 I2C 完全一样，在 SCCB 协议中定义的读写操作与 I2C 也是一样的，这里就不多说了，学过32的人肯定都了解。

3、像素数据输出：

  OV7725输出图像时则使用 VGA 或QVGA 时序。

  VGA 在输出图像分辨率为 480*640

  QVGA 是 Quarter VGA，其输出分辨率为 240*320
  OV7725 传感器输出图像时，一帧帧地输出，在帧内的数据一般从左到右，从上到下，一个像素一个像素地输出(也可通过寄存器修改方向)。在输出图像时，共有8种模式，我一般习惯于从左到右，从上到下，即模式6。

4、FIFO读写时序

秉火的 OV7725 摄像头在图像传感器之外还添加了一个型号为 AL422B 的 FIFO，用于缓冲数据。AL422B 的本质是一种 RAM 存储器，它的容量大小为 393216 字节，支持同时写入和读出数据。

5、摄像头驱动

摄像头采集数据的过程如下：
(1) 利用 SIO_C、SIO_D 引脚通过 SCCB 协议向 OV7725 的寄存器写入初始化配置；
(2) 初始化完成后，OV7725 传感器会使用 VGA 时序输出图像数据，它的 VSYNC 会首先输出帧有效信号（低电平跳变），当外部的控制器（如 STM32）检测到该信号时，把 WEN 引脚设置为高电平，并且使用 WRST 引脚复位 FIFO 的写指针到 0 地址；
(3) 随着 OV7725 继续按 VGA 时序输出图像数据，它在传输每行有效数据时， HREF引脚都会持续输出高电平，由于 WEN 和 HREF 同时为高电平输入至与非门，使得其连接到 FIFO WE 引脚的输出为低电平，允许向 FIFO 写入数据，所以在这期间，OV7725 通过它的 PCLK 和 D[0:7]信号线把图像数据存储到 FIFO 中，由于前面复位了写指针，所以图像数据是从 FIFO 的 0 地址开始记录的；
(4) 各行图像数据持续传输至 FIFO，受 HREF 控制的 WE 引脚确保了写入到 FIFO 中的都是有效的图像数据，OV7725 输出完一帧数据时，VSYNC 会再次输出帧有效信号，表示一帧图像已输出完成；
(5) 控制器检测到上述 VSYNC 信号后，可知 FIFO 中已存储好一帧图像数据，这时控制 WEN 引脚为低电平，使得 FIFO 禁止写入，防止 OV7725 持续输出的下一帧数据覆盖当前 FIFO 数据；
(6) 控制器使用RRST复位读指针到FIFO的0地址，然后通过FIFO的RCLK和DO[0:7]引脚，从 0 地址开始把 FIFO 缓存的整帧图像数据读取出来。在这期间，OV7725是持续输出它采集到的图像数据的，但由于禁止写入 FIFO，这些数据被丢弃了；

(7) 控制器使用 WRST 复位写指针到 FIFO 的 0 地址，然后等待新的 VSYNC 有效信号到来，检测到后把 WEN 引脚设置为高电平，恢复 OV7725 向 FIFO 的写入权限，OV7725 输出的新一帧图像数据会被写入到 FIFO 的 0 地址中，重复上述过程。摄像头的例程一般很容易找到，我主要说一下调试摄像头时遇到的问题。

1、因为之前就没有接触过摄像头，刚开始时LCD屏上显示的视频和图片都很模糊，以为是自己的代码写错了，分辨率设的太低，但是VGA和QVGA都试了，结果都是一样的。最后才发现这个摄像头可以调焦，被自己傻哭。

2、因为这个项目的按键一是LCD模式转换，一开始设置的是只显示距离，然后按键转成显示视频，但转成视频模式后就再也转不过来了，一直显示的是视频。经过查阅资料后才知道要先关闭视频后才能转换，于是在按键一的模式二标志位（change）加了关闭摄像头（也就是让摄像头不采集也不显示）代码：