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~