基于STM32F417的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計

在圖3中，利用STM32F417的PC0～PC7口接收OV7670輸出經(jīng)過AL422B緩存后的8位圖像數(shù)據(jù)。OV7670的SIO_D、SIO_C接口與STM32F417的PA6、PA7引腳相連，通過該接口實現(xiàn)對攝像頭的初始化配置。STM32F417的PE0、PE1、PB7、PB8分別控制AL422B的時鐘信號、寫復(fù)位、讀復(fù)位以及讀使能信號。PB9與OV7670輸出的行掃描信號通過與非芯片實現(xiàn)對幀緩存器寫使能的控制，STM32F417的PA10引腳通過中斷的方式檢測攝像頭是否輸出一幀完整的圖像。
由于OV7670帶有標(biāo)準(zhǔn)SCCB接口，同時兼容I2C總線接口，本設(shè)計采用STM32F417產(chǎn)生的I2C總線信號模擬SCCB，實現(xiàn)對攝像頭內(nèi)部寄存器的初始化配置以及對其行場同步信號、開窗及輸出格式的設(shè)置。對OV7670寄存器的配置方法如下：首先，發(fā)送OV7670的寫地址0x42，然后發(fā)送寫數(shù)據(jù)的目的寄存器地址和數(shù)據(jù)，從而初始化寫操作；通過發(fā)送OV7670的讀地址0x43，完成對讀操作的初始化，從而實現(xiàn)對OV7670攝像頭的初始化配置。
在對攝像頭工作參數(shù)配置過程中，將OV7670的寄存器DBLV設(shè)為0x80，對輸入時鐘倍頻數(shù)進行控制。設(shè)置寄存器BRIGHT、CONTRAS，控制圖像的亮度和對比度。通過寄存器REG75、REG76設(shè)置圖像邊緣增強上、下限。在對攝像頭測試階段，首先將寄存器ACALING_YSC設(shè)為0x85，顯示8色彩條，測試階段結(jié)束后將該寄存器設(shè)為0x00，進入非測試模式。
OV7670輸出同步信號包括：場同步信號VSYNC、行同步信號HREF、像素時鐘PCLK。根據(jù)OV7670數(shù)據(jù)手冊提供的同步信號時序圖可知，OV76 70攝像頭的像素時鐘PCLK與FIFO寫時鐘WCLK相連接，在PCLK有效時將數(shù)據(jù)寫入FIFO。場同步信號VSYNC為掃描一幀圖像定時，在兩個正脈沖之間完成一幀圖像的掃描。
當(dāng)STM32F417第一次檢測到VSYNC下降沿時，系統(tǒng)第一次產(chǎn)生中斷，表明OV7670開始輸出一幀圖像，STM32F417將FIFO_WEN置高電平，當(dāng)HREF有效(高電平)時，F(xiàn)IFO_WEN與HREF通過與非門使能FIFO的WCK，將有效圖像數(shù)據(jù)自動寫入FIFO中。
當(dāng)?shù)诙蜼SYNC中斷產(chǎn)生時，表明已經(jīng)將一幀完整的圖像寫入FIFO，系統(tǒng)通過將FIFO_WEN置低，鎖存一幀圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)圖像的靜態(tài)存儲。此時，STM32F417送給FIFO的讀時鐘RCLK一個上升沿，將數(shù)據(jù)從FIFO中讀出來，完成圖像數(shù)據(jù)的實時采集與提取。
1．7 存儲模塊
SD卡支持SPI和SD兩種模式，本設(shè)計采用SPI模式，將SD卡的CMD引腳與SFM32F417的SPI3_MOSI相連，CLK連接STM32F417的SPI3_SCK引腳，DATA0連接STM32F417的SPI3_MISO引腳，DATA3作為片選CS與STM32F417的PA15相連；在SD卡收到復(fù)位命令時，若CS為有效電平則啟動SPI模式，SD卡在SPI3_SCK的控制下通過DATA0完成數(shù)據(jù)的讀寫。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
在圖像采集軟件設(shè)計中，對系統(tǒng)各個部分的初始化是最為關(guān)鍵的一步，只有對各部分初始化成功以后，才能實現(xiàn)圖像采集功能。圖像采集初始化程序主要包括對系統(tǒng)、SCCB接口、OV7670攝像頭、FIFO緩存器ALA22B等的初始化。在系統(tǒng)初始化設(shè)置成功以后，微控制器不斷監(jiān)測VSYNC信號電平變化，根據(jù)VSYNC產(chǎn)生的中斷情況，控制FIFO對圖像數(shù)據(jù)的讀／寫。圖像采集程序流程圖如圖4所示。