基于STM32F429的OV7725-NF无缓存摄像头DCMI图像采集 和LTDC显示
- 0. 首先,解释时钟配置
- 1. DCMI配置
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- 1.1 首先点击DCMI进入配置页面后,选择Mode
- 1.2 然后进行GPIO settings
- 1.3 然后是Parameter settings参数设置
- 1.4 DMA settings
- 1.5 需要使用HAL库函数
- 3. OV7725配置寄存器
- 4. LTDC显示器显示
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- 接口配置
- 完成上述配置后,LTDC你可以工作。当我们需要把它拿走时。OV只要显示7725采集的图像,DCMI帧中断或垂直同步中断,将帧图像缓存地址转向LTDC将图层句柄的起始地址赋值,然后调用一个配置函数,以便每次接收一帧图像触发显示刷新。
STM32F429具备DCMI可使用相机接口DMA该功能实现了硬件级图像的快速采集和存储,大大降低了纯软件开发的难度。开发教程网络上有很多,但一开始我经历了9981个困难,没有图像。在这个过程中,仍然有很多坑需要填写来记录。完整的案例代码见以下链接。 CAM2LCDonF429IGT6.rar
0. 首先,解释时钟配置
1. DCMI配置
1.1 首先点击DCMI进入配置页面后,选择Mode
不同的mode代表不同的数据格式。在下图中,8bits Embedded Synchro是指嵌入同步码元在码流中的编码形式,其他形式External Synchro都是通过单独的硬线提供同步信号。8、10、12、14是指数据位宽,像OV7725是8位宽数据 硬线同步,应选择Slave 8 bits External Synchro”。
1.2 然后进行GPIO settings
根据实际使用的电路连接选择相应的引脚,调整时应在Pinout view修改界面。
1.3 然后是Parameter settings参数设置
总共需要配置以下五种: 前三个参数对应于相机参数,分别指PCLK触发沿选择,垂直同步信号VSYNC极性、水平同步信号HREF极性,注意OV7725提供的水平同步信号是HREF而不是HSYNC。 从下图OV7725时序图可见,PCLK因此,选择上升是有效的Active on Rising edge.
但是,从下图帧时序图中可以看出,当VSYNC低电平,且HREF、HSYNC只有在高电平时传输有效数据,DCMI在配置选项中Active High指高电平时同步,官方称为消隐信号,即低电平时传数。这一点必须正确选择,否则接收到的数据总是0x00。对应OV7725的正确选择应该是:V=Active high; H=Active low。
接下来是“Frequency of frame capture这是指DCMI接收处理的帧频率,通俗点是相机总是发送图像数据,帧频率可能是60fps,但是,我们实际上不需要这么高的帧率。我们可以选择每处理一帧,丢弃三帧、每处理一帧,丢弃一帧和全处理。根据实际需要进行选择。 最后一个JPEG mode是指接收的数据流传输是否为JPEG压缩数据。OV7725输出的VGA、QVGA、CIF格式是非压缩数据,这里应该选择Disabled。
1.4 DMA settings
DMA mode有normal和circular两个选项,normal指执行一次DMA传输后停止,circular指连续循环执行数据移动。 Data Width选择要与现实一致,我们要OV7725通过DCMI外设数据传输到内部存储器,OV7725在传给DCMI时一次传8bits,但DCMI将接收到的摄像头数据放入 32 数据寄存器(DCMI_DR)然后通过通用DMA 传输。也就是说。DCMI接收处理4次,32bits只有在数据启动一次之后DMA传输。如果你想DMA的FIFO,可以选择Use Fifo,并选定Threshold参数。
这里我们的图像编码格式是RGB根据上述说明,565,DCMI当输出的32位数据应该是下图中的排列方式时LTDC读取时也是这样的格式,可以通过实现发现直接解码,不需要位置变换,但这部分内部原理还是需要摸清楚的,暂时不在这里展开。
1.5 需要使用HAL库函数
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启动DCMI:HAL_StatusTypeDef HAL_DCMI_Start_DMA (DCMI_HandleTypeDef * hdcmi,uint32_t DCMI_Mode,uint32_t pData,uint32_t Length)
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结束DCMI:HAL_StatusTypeDef HAL_DCMI_Stop(DCMI_HandleTypeDef * hdcmi)
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接收后中断:void HAL_DCMI_LineEventCallback(DCMI_HandleTypeDef * hdcmi)
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帧接收完成中断:void HAL_DCMI_FrameEventCallback(DCMI_HandleTypeDef * hdcmi) 或 void HAL_DCMI_VsyncEventCallback(DCMI_HandleTypeDef *hdcmi)
3. OV7725配置寄存器
OV7725按定义引脚连接后即可工作,具体引脚功能如下表所示:
信号 | 作用描述 | 信号 | 作用描述 | |
---|---|---|---|---|
VCC3.3 | 模块供电脚,接 3.3V 电源[输入] | OV_PCLK | 像素时钟输出[输出] | |
GND | 模块地线[输入] | OV_VSYNC | 帧同步信号[输出] | |
OV_SCL | SCCB 通信时钟信号[输入] | OV_HREF | 行同步信号[输出] | |
OV_SDA | SCCB 通信数据信号[双向] | OV_RESET | 复位信号,低电平复位[输入] | |
SGM_CTRL | 传感器时钟选择控制,高电平时使用模块内部晶振,低电平时使用XCLK_IN外部时钟信号[输入] | OV_D[7:0] | 数据输出(8 位)[输出] | |
XCLK_IN | 外部时钟输入[输入] | 我是用的摄像头内置晶振频率为12MHz |
但是他的参数设置可是多的一批,一共有0x00-0xac个8位寄存器,要想获得优秀画质,就得摸透这些寄存器。下面是官方给出的有用的寄存器配置方案,具体应用时可适当调整: 【注意】:硬件I2C有一些bug,不太好用,总是busy状态,推荐使用软件I2C进行配置通信。
//输出窗口设置 { COM7, 0x46}, //QVGA RGB565 { HSTART, 0x3f}, //水平起始位置 { HSIZE, 0x50}, //水平尺寸 { VSTRT, 0x03}, //垂直起始位置 { VSIZE, 0x78}, //垂直尺寸 { HREF, 0x00}, { HOutSize, 0x50}, //输出尺寸高,QVGA320填0x50; VGA填0xA0; { VOutSize, 0x78}, //输出尺寸宽,QVGA480填0x78; VGA填0xF0; //帧率 //30 fps, PCLK = 12Mhz { CLKRC, 0x01}, //CLKRC, F/2/2;F(internal clock) = F(input clock)/(Bit[5:0]+1)/2 { COM4, 0x41}, //COM4, PLL 4倍频 { EXHCH, 0x00}, { EXHCL, 0x00}, { DM_LNL, 0x00}, //DM_LNL, Dummy Row Low 8 Bits { DM_LNH, 0x00}, //DM_LNH, Dummy Row High 8 Bits { ADVFL, 0x00}, { ADVFH, 0x00}, { COM5, 0xf5},//夜晚模式下自动帧率控制开启 //DSP control { TGT_B, 0x80},//{TGT_B, 0x7f}, { FixGain, 0x00},//0x09 { AWB_Ctrl0, 0xf0},//0xe0 { DSP_Ctrl1, 0x1f},//0xff { DSP_Ctrl2, 0x00}, { DSP_Ctrl3, 0x10}, { DSP_Ctrl4, 0x00}, //AGC AEC AWB { COM8, 0x8f},//0xf0 { COM4, 0x41}, //Pll AEC CONFIG { COM6, 0x43},//0xc5 { COM9, 0x4a},//0x11 { BDBase, 0xfF},//0x7f { BDMStep, 0x01},//0x03 { AEW, 0x40}, { AEB, 0x30}, { VPT, 0xa1}, { EXHCL, 0x9e}, { AWBCtrl3, 0xaa}, { COM8, 0xff}, //matrix shapness brightness contrast { EDGE1, 0x08}, { DNSOff, 0x01}, { EDGE2, 0x03}, { EDGE3, 0x00}, { MTX1, 0xb0}, { MTX2, 0x9d}, { MTX3, 0x13}, { MTX4, 0x16}, { MTX5, 0x7b}, { MTX6, 0x91}, { MTX_Ctrl, 0x1e}, { BRIGHT, 0x08}, { CNST, 0x20}, { UVADJ0, 0x81}, { SDE, 0X06}, { USAT, 0x65}, { VSAT, 0x65}, { HUECOS, 0X80}, { HUESIN, 0X80}, //GAMMA config { GAM1, 0x0c}, { GAM2, 0x16}, { GAM3, 0x2a}, { GAM4, 0x4e}, { GAM5, 0x61}, { GAM6, 0x6f}, { GAM7, 0x7b}, { GAM8, 0x86}, { GAM9, 0x8e}, { GAM10, 0x97}, { GAM11, 0xa4}, { GAM12, 0xaf}, { GAM13, 0xc5}, { GAM14, 0xd7}, { GAM15, 0xe8}, { SLOP, 0x20}, { COM3, 0x40},//Horizontal mirror image;默认0x10,即改变YUV为UVY格式。但是摄像头不是
芯片而是模组时,要将0X10中的1变成0,即设置YUV格式 { COM10, 0x00}, //默认VSYNC 低电平有效。如果要兼容OV2640 DCMI的配置这里需要VSYNC 高电平有效 { COM2, 0x01}, //设置输出驱动能力为2倍
4. LTDC显示器显示
LTDC是一种TFT显示屏接口,全称为LCD-TFT display controller,属于显示像素接口的一种,显示控制器提供了一个并行的数字RGB(红、绿、蓝)信号、以及水平/垂直同步信号、像素时钟作为输出,直接与各种LCD和TFT面板连接,且显示面板不需要缓存。一帧开始后,从左向右、从上向下一个像素一个像素输出RGB值,类似VGA逐行扫描刷新。 STM32的LTDC使用非常简单,完成参数配置后,只要定时向图层句柄设置图像数据地址即可,代码量非常少,基本可以看成STM32的显卡。
接口配置
- LTDC主要的接口IO有像素时钟LCD_CLK、水平同步HSYNC、垂直同步VSYNC、数据有效DE和3组RGB数据信号并行线,STM32F429最大支持RGB888显示输出,Display Type选项要根据所使用的显示屏支持的数据格式进行选择。
- configuration中的parameter settings是最核心的配置,其中下图红框中的参数是由所使用的显示屏决定的,通常显示屏datasheet中都会给出,比如我使用的TM043NDH02给出的配置参数见第二张图,只要一一对应匹配即可。
3. signal polarity有效电平配置 这部分有效电平的设置一定要和使用的显示屏相符合,下图为我是用的显示屏datasheet对IO电平的要求。
- layer settings主要是对图层参数进行设置。 STM32F429共提供两个图层,每个图层的配置基本相似,下面是单个图层的配置说明。
完成以上配置后,LTDC就可以工作了。当我们需要把OV7725采集的图像进行显示时,只要在DCMI的帧中断或垂直同步中断中,把帧图像缓存地址向LTDC的图层句柄的起始地址赋值,然后调用一次配置函数即可,这样每接收完一帧图像,即触发一次显示刷新。
void HAL_DCMI_VsyncEventCallback(DCMI_HandleTypeDef *hdcmi){
pLayerCfg.FBStartAdress = IMG_ADDR; if (HAL_LTDC_ConfigLayer(&hltdc, &pLayerCfg, 0) != HAL_OK) {
Error_Handler(); }}