学习笔记之STM32的ov7670摄像头实验

3.1 BMP文件的组成

       BMP是最简单的图片编码，是由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据等四部分组成。我们先来了解下这几个部分。

1、BMP 文件头（14 字节）：BMP 文件头数据结构含有 BMP 文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息。

//BMP 文件头
typedef __packed struct
{
 u16 bfType ; //文件标志.只对'BM',用来识别 BMP 位图类型
 u32 bfSize ; //文件大小,占四个字节
 u16 bfReserved1 ; //保留
 u16 bfReserved2 ; //保留
 u32 bfOffBits ; //从文件开始到位图数据(bitmap data)开始之间的偏移量
}BITMAPFILEHEADER ;

2、位图信息头（40 字节）：BMP 位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

typedef __packed struct
{
 u32 biSize ; //说明 BITMAPINFOHEADER 结构所需要的字数。
 long biWidth ; //说明图象的宽度，以象素为单位
 long biHeight ; //说明图象的高度，以象素为单位
 u16 biPlanes ; //为目标设备说明位面数，其值将总是被设为 1 
 u16 biBitCount ; //说明比特数/象素，其值为 1、4、8、16、24、或 32
 u32 biCompression ; //说明图象数据压缩的类型。其值可以是下述值之一：
//BI_RGB：没有压缩；
//BI_RLE8：每个象素 8 比特的 RLE 压缩编码，压缩格式由 2 字节组成
 //BI_RLE4：每个象素 4 比特的 RLE 压缩编码，压缩格式由 2 字节组成
 //BI_BITFIELDS：每个象素的比特由指定的掩码决定。
 u32 biSizeImage ;//说明图象的大小,以字节为单位。当用 BI_RGB 格式时,可设置为 0 
 long biXPelsPerMeter ;//说明水平分辨率，用象素/米表示
 long biYPelsPerMeter ;//说明垂直分辨率，用象素/米表示
 u32 biClrUsed ; //说明位图实际使用的彩色表中的颜色索引数
 u32 biClrImportant ; //说明对图象显示有重要影响的颜色索引的数目，
//如果是 0，表示都重要。
}BITMAPINFOHEADER ;

3、颜色表（调色板）：颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个RGBQUAD 类型的结构，定义一种颜色。

//颜色表
typedef __packed struct 
{
 u8 rgbBlue ; //指定蓝色强度
 u8 rgbGreen ; //指定绿色强度
 u8 rgbRed ; //指定红色强度
 u8 rgbReserved ; //保留，设置为 0 
}RGBQUAD
 
//BMP 文件头、位图信息头和颜色表组成位图信息
typedef __packed struct
{ 
BITMAPFILEHEADER bmfHeader;
BITMAPINFOHEADER bmiHeader; 
RGBQUAD bmiColors[1]; 
}BITMAPINFO;

4、位图数据：位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右，扫描行之间是从下到上。

        biBitCount=16 表示位图最多有 65536 种颜色，每个像素用 16 位（2 个字节）表示。当 biCompression=BI_RGB(0) 时，采用RGB555格式，最高位恒为0；当biCompression=BI_BITFIELDS(3) 时， 红、绿、蓝的掩码分别是：0x7C00、0x03E0、0x001F。我们需要设置 biBitCount 的值为 16，这样得到新的位图信息（BITMAPINFO）结构体：

typedef __packed struct
{ 
BITMAPFILEHEADER bmfHeader;
BITMAPINFOHEADER bmiHeader; 
u32 RGB_MASK[3]; //调色板用于存放 RGB 掩码.
}BITMAPINFO;

3.2 BMP编码步骤

1.         创建BMP位图信息，初始化各个相关部分
2.         创建新的BMP文件，写入BMP位图信息
3.         保存位图数据（从左到右，从下到上）
4.         关闭文件

4. 摄像头实验

4.1 工作流程

摄像头模块存储图像数据的过程为：

        等待 OV7725 帧同步信号（利用外部中断）→FIFO 写指针复位→FIFO写使能→等待第二个 OV7725 帧同步信号→FIFO 写禁止。

注意：FIFO 写禁止操作不是必须的，只有当你想将一帧图片数据存储在 FIFO，并在外部 MCU 读取完这帧图片数据之前，不再采集新的图片数据的时候，才需要进行 FIFO 写禁止。

摄像头模块读取图像数据的过程为：

        FIFO 读指针复位(FIFO_RRST=0)→给FIFO 读时钟（FIFO_RCLK）→读取第一个像素高字节→给 FIFO 读时钟→读取第一个像素低字节→给 FIFO 读时钟→读取第二个像素高字节→循环读取剩余像素→结束。

4.2 主要函数

4.3 部分代码

u8 OV7670_Init(void)
{
	u8 temp;
	u16 i=0;	  
 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOG|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);	 //使能相关时钟
 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_8; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);
		
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;				
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		
 	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
 	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4);	
 
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = 0xff; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
 	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
	 
	
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_6;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
 	GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
 	GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);
	
  GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);	//SWD
 
 	SCCB_Init();        		//初始化SCCB的I/O口  	  
 	if(SCCB_WR_Reg(0x12,0x80))return 1;	//复位SCCB	  
	delay_ms(50);  
	//读取型号
 	temp=SCCB_RD_Reg(0x0b);   
	if(temp!=0x73)return 2;  
 	temp=SCCB_RD_Reg(0x0a);   
	if(temp!=0x76)return 2;
	//初始化序列	  
	for(i=0;i<sizeof(ov7670_init_reg_tbl)/sizeof(ov7670_init_reg_tbl[0]);i++)
	{
	   	SCCB_WR_Reg(ov7670_init_reg_tbl[i][0],ov7670_init_reg_tbl[i][1]);
  	}
   	return 0x00; 	//ok
} 
 
 
 
void OV7670_Window_Set(u16 sx,u16 sy,u16 width,u16 height)    //设置输出窗口
{
	u16 endx;
	u16 endy;
	u8 temp; 
	endx=sx+width*2;	                //V*2
 	endy=sy+height*2;
	if(endy>784)endy-=784;
	temp=SCCB_RD_Reg(0X03);				//读取Vref之前的值
	temp&=0XF0;
	temp|=((endx&0X03)<<2)|(sx&0X03);    
	SCCB_WR_Reg(0X03,temp);				//设置Vref的start和end的最低两位
	SCCB_WR_Reg(0X19,sx>>2);			//设置Vref的start的高八位
	SCCB_WR_Reg(0X1A,endx>>2);			//设置Vref的end的高八位
	temp=SCCB_RD_Reg(0X32);				//读取Href的值
	temp&=0XC0;
	temp|=((endy&0X07)<<3)|(sy&0X07);
	SCCB_WR_Reg(0X17,sy>>3);			//设置Href的start的高八位
	SCCB_WR_Reg(0X18,endy>>3);			//设置Href的end的高八位
}

5. 照相机实验

5.1 设计思路

        本次的照相机实验是基于上一部分的摄像头实验，并在其基础上增加了SD卡和FATFS新建/存储文件的部分代码，对摄像头、外部中断和部分输出引脚的初始化不再赘述。

        采集到图像→按键检测命令→利用f_open检测是否有命名，若没有创造路径→图像编码→图像数据保存。

5.2 主要函数

        这里的对SD卡操作主要是利用FATFS文件系统进行的，具体可以参考往期的笔记。

6. 监视器实验

6.1 设计思路

        通过上述的学习，笔者想到了利用超声波模块HC_SR04与OV7670进行结合，当有物体靠近时会自动进行拍照记录，后续也可以利用FATFS进行图片查看，从而达到监视器的作用。在工作流程上只比上例多一个距离检测及判断，整体的工程量并不是很大。

注：HC-SR04的使用方法不难，网上的例程很多便不再赘述了，同样的也可以使用红外模块等进行检测。

6.2 部分代码

uint32_t Get_Timer()                       //获取传递时间
{
        uint32_t t = 0;
        t = count*1000;	
        t += TIM_GetCounter(TIM2);
        TIM2->CNT = 0;  					  
        delay_ms(50);
        return t;
} 
 
 
 
float Get_Length(){                        //获取目标距离
    float t = 0,length = 0;
    GPIO_SetBits(GPIOx,trigGPIO);
    delay_us(20);
    GPIO_ResetBits(GPIOx,trigGPIO); 
    while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,echoGPIO) == RESET){
	};
    OpenTIM2();
    while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,echoGPIO) == SET); 
    CloseTIM2();
    t = Get_Timer() / 1000.0;               //得出总传递时间
    length = t*34.0;                        //得出总传递路程
    return length/2;                        //返回实际距离
 }

具体代码可以点击链接:https://download.csdn.net/download/sincerelover/88760703

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