SCCB总线协议的详细讲解与程序实现

一、SCCB简介

SCCB(Serial Camera Control Bus)是OmniVision公司公布的串行相机总线协议。OV开头的相机模块例如OV7670都使用SCCB协议。鉴于它与I2C协议类似，为了方便，本文将其SIO_C线称为SCL，SIO_D线称为SDA。主要讲解两线SCCB协议的内容与程序实现（stm32平台，其他平台也可参考）。

二、电路连接图

对于两线SCCB，只需连接SIO_C和SIO_D即可。

三、协议的内容与程序实现

②两线SCCB总线协议分析：
<1>传输开始标志：每次传输（无论是读数据还是写数据），都要由主机操作总线，按时序图向SDA和SCL输出规定电平，这样从机在接收到相应电平时会知道数据的传输将要开始。传输开始的标志为：在SCL保持高电平期间，SDA完成高电平到低电平的转变，随后SCL恢复低电平。

void SCCB_Start(void)
{
    SCCB_SDA=1;       
    SCCB_SCL=1;	    
    delay_us(50);  
    SCCB_SDA=0;
    delay_us(50);	 //并不是必须为50us，不要太短即可
    SCCB_SCL=0;	    
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9

<2>传输结束标志：
通知从机一次传输过程结束。标志：在SCL为高电平期间，SDA由低电平向高电平的转变

void SCCB_Stop(void)
{
    SCCB_SDA=0;
    delay_us(50);	 
    SCCB_SCL=1;	
    delay_us(50); 
    SCCB_SDA=1;	
    delay_us(50);
} 
1
2
3
4
5
6
7
8
9

<3>传输相（Transmission Phases）：
传输相是每次数据传输的一个基本单元。它由九个bit组成，其中高bit在前。第一位到第八位为bit7-bit0，第九位为Don’t care bit或NA bit。Don’t care bit及NA bit的具体含义将在下面介绍具体的相时介绍。而第九位究竟是Don’t care bit还是NA bit是由传输相的内容决定的，不同的相有不同的规定，也将在下面介绍具体的每一个相时进行说明。

<4>写操作：
每向从机写一个字节数据称为一次写操作，但要向从机写入我们想要的一个字节数据前，还要告诉从机ID号是多少，将要写入数据的寄存器编号（Sub-Address）是多少，因此写操作的一个过程由三个相（Phase）组成。

相1：向从机发送从机的ID号，SCCB协议支持一个主机和多个从机，因此这一个相是为了区分不同的从机，但如果我们只连接了一个从机时，也必须执行这样一个过程。实际上ID Address有8bit，其中bit7-bit1为从机的ID号，大小为0-127，一共能区分128个从机。OV7670的ID号为0x42。而bit0是用来区分该相所在的cycle是向从机写数据还是读数据，bit0=0代表写数据，bit0=1代表读数据，由于我们要向从机写数据，因此bit0应为0。而相1中紧跟在ID Address这8位数据后的第九位是一个Don’t care bit（图中打X的位）。对于OV7670来说，从机在接收到主机送来的8bit数据后，将在SCL=1的期间，在SDA引脚输出低电平。在这期间，主机就可以读取SDA上的电平并进行判断，如果读取到低电平，表示从机已经顺利接收到了相1中的前8bit数据。说明数据传输成功，否则说明传输失败。

相2：向从机发送将要写入数据的寄存器的编号，寄存器的编号在OV传感器的数据手册上都能找到。寄存器的编号是一个8bit的数据。同样地，相2的第9bit也是一个Don’t care bit（图中打X的位），对该位的说明与相1相同

相3：前面两个相指定了数据传输的从机ID以及要写入数据的寄存器的编号，这时候在第三个相就可以向前面指定的寄存器写入数据了。bit7-bit0是我们希望写入寄存器的数据。而第9bit也是一个Don’t care bit（图中打X的位），对该位的说明与相1相同。

尽管每个相写入的数据不同，但其时序都是相同的，并且第九bit都是Don’t care bit。因此可以把每个相的写入编写成一个函数，如下：

u8 SCCB_WR_Byte(u8 dat)//写1个相
{
	u8 j,res;	 
	for(j=0;j<8;j++) //循环发送bit7-bit0
	{
		if(dat&0x80)SCCB_SDA=1;	
		else SCCB_SDA=0;
		dat<<=1;
		delay_us(50);
		SCCB_SCL=1;	
		delay_us(50);
		SCCB_SCL=0;		   
	}			 
	SCCB_SDA_IN();		//设置SDA为输入
	delay_us(50);
	SCCB_SCL=1;			//将SCL置1，此时如果数据已被从机接收，从机将把SDA置0
	delay_us(50);
	if(SCCB_READ_SDA)res=1;  //SDA置1，说明从机没有成功接收数据
	else res=0;         //发送成功
	SCCB_SCL=0;		 
	SCCB_SDA_OUT();		//设置SDA为输出，为下一个相的输出作准备  
	return res;  
}	
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

根据上面写操作的说明，每向从机的某一个寄存器写一个字节的数据都要完成3个相的数据传输，将这3个相的数据写入过程编写成一个写寄存器函数。

u8 SCCB_WR_Reg(u8 reg,u8 data)
{
	u8 res=0;
	SCCB_Start(); 					//启动传输的标志
	if(SCCB_WR_Byte(SCCB_ID))res=1;	//写入OV7670传感器ID	  
	delay_us(100);
  	if(SCCB_WR_Byte(reg))res=1;		//写寄存器地址
	delay_us(100);
  	if(SCCB_WR_Byte(data))res=1; 	//写要向寄存器写入的数据
  	SCCB_Stop();	                //结束传输的标志
  	return	res;
}		
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

<5>读操作：
根据SCCB协议，要从从机的寄存器读取一个字节的数据，需要完成两次数据传输过程：①包含两个相的写过程(2-Phase Write Transmission Cycle)②包含两个相的读过程(2-Phase Read Transmission Cycle)下面分别介绍：
①两相写传输过程：这个过程包含了两个相，均由主机发送给从机。第一个相指明从机的ID号。第二个相指明将要从从机的哪个寄存器读取数据。这些相各个bit的含义与上面写操作介绍过的含义是一致的。

②两相读传输过程：
上面一个传输过程告诉从机做好准备，主机将要读取数据了。而这一个传输过程则是真正的从从机读取数据。它也包含了两个相。

相1：与上面相1的定义是一致的。但需要注意的是，此时是从从机读取数据，因此bit0应设置为1，可以用SCCB_ID|0x01（SCCB_ID是从机ID号的宏）来得到。
相2：从机向主机发送数据。因此应把主机连接SDA的IO口设置为输入模式。读取八个字节后，为了告诉从机已经成功收到数据，主机应向从机发送一个bit的应答信号（NA）。这个信号的时序定义如下：

这个应答信号需要主机将SDA先拉高，然后在SDA高电平期间，将SCL由原来的低电平变为高电平再变为低电平。实现NAbit的代码如下

void SCCB_No_Ack(void)
{
	delay_us(50);
	SCCB_SDA=1;	
	SCCB_SCL=1;	
	delay_us(50);
	SCCB_SCL=0;	
	delay_us(50);
	SCCB_SDA=0;	
	delay_us(50);
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

我们可以把相2中读取bit7-bit0的数据封装成一个函数

u8 SCCB_RD_Byte(void)
{
	u8 temp=0,j;    
	SCCB_SDA_IN();		//设置主机SDA连接的IO口为输入
	for(j=8;j>0;j--) 	//循环读取bit7-bit0
	{		     	  
		delay_us(50);
		SCCB_SCL=1;
		temp=temp<<1;
		if(SCCB_READ_SDA)temp++;   //SCCB_READ_SDA是从IO口读到的数据
		delay_us(50);
		SCCB_SCL=0;
	}	
	SCCB_SDA_OUT();		//将主机连接SDA的IO口设置为输出  
	return temp;
} 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

有了以上的两个函数，再借助我们先前编写的写一相数据的u8 SCCB_WR_Byte(u8 dat)
函数，我们就可以编写一个完成整个读操作的函数

u8 SCCB_RD_Reg(u8 reg)
{
	u8 val=0;
    //对应两相写操作
	SCCB_Start(); 				//启动传输
	SCCB_WR_Byte(SCCB_ID);  //相1		  
	delay_us(100);	 
  	SCCB_WR_Byte(reg);	   //相2  
	delay_us(100);	  
	SCCB_Stop();             //结束传输
	delay_us(100);	   
	//对应两相读操作
	SCCB_Start();            //启动传输
	SCCB_WR_Byte(SCCB_ID|0X01);	  //相1
	delay_us(100);
  	val=SCCB_RD_Byte();		 //相2
  	SCCB_No_Ack();            //读取完8bit数据后的应答
  	SCCB_Stop();              //结束传输
  	return val;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

至此我们已经实现了SCCB的读寄存器和写寄存器操作的函数SCCB_RD_Reg和SCCB_WR_Reg。调用这两个函数就可以实现向OV传感器指定寄存器读写数据，从而完成传感器的初始化工作。