家庭IOT监测之摄像头数据上传ONENET
本篇目标：将摄像头OV7670的照片数据，转换成BMP二进制，上传到ONENET平台，用于远程监测。
材料准备：
- 之前移植的温湿度及红外修改工程：（温湿度及红外修改工程），继续往里面移植摄像头驱动上传代码。
- STM32F407最终摄像头上传ONENET平台工程：（STM32F4摄像头数据上传onenet），里面包含温湿度，红外感应，摄像头照片按一定时间周期上传ONENET平台。
摄像头OV7670硬件连接与接口
这里的摄像头OV7670与上一章的一致，详细可以见（家庭IOT监测之摄像头OV7670测试）。
移植摄像头等相关驱动
用keil打开准备材料1的stm32f407_iot工程，往里面添加代码，驱动摄像头OV7670：
- 将准备材料最终修改中的摄像头驱动文件夹（ov7670）与（rgb2bmp）拷贝到stm32f407_iot标准工程dev文件夹下。
- 在Manage Project Items添加文件夹ov7670与rgb2bmp，然后添加刚才对应拷贝文件夹下的C文件。
- 在Options->C/C++->Include Paths添加dev下复制文件夹ov7670与rgb2bmp的路径。
- 需要修改ov7670.h与sccb.h文件中对应的IO引脚，修改成自己对应的引脚口，应该用注释标出。
- 仔细检查ov7670.c与sccb.c文件中的引脚初始化函数，确认相关RESET、PWDN、SCCB等引脚初始化正确；修改dcmi.c的My_DCMI_Init函数中对于DCMI相关引脚的初始化，与自己的引脚对应。
- 在main.c中添加头文件：
#include "ov7670.h"
#include "dcmi.h"
#include "ov7670test.h"
#include "rgb2bmp.h"- 向main函数中添加代码，如下：
//....
/* WIFI模块IO初始化配置 */
NET_DEVICE_IO_Init();
/* 摄像头OV7670相关初始化配置 */
if (OV7670_Init() != 0) //新添加
{
printf("Ov7670 Init Failed.\r\n");
}
else
{
printf("Ov7670 Init Succeed.\r\n");
#ifdef OV7670_DBG
OV7670_USART_Init();
#endif
}- 编译通过即可，这样就像上一章一样，移植成功了ov7670的驱动代码，即可使用ov7670摄像头了。
RGB转BMP代码
在修改之前，先来了解一下，摄像头的数据和BMP文件的数据有哪些不同：
- 摄像头数据分很多种，RGB565、RGB555、RGB444、YUV、YCbCr等，这里选取的是RGB565（常用于液晶屏显示直接输出）。RGB565包含16位，如下：
- BMP格式数据由几部分组成：
（1）bmp文件头：共包含有14个字节：
（2）位图信息头：共包含40个字节；
（3）调色板：单色，16色，256色包含调色板；16位，24位，32位不包含调色板；
（4）位图数据；
现在来修改代码：
- 代码摄像头将获取到的RGB565数据存在了数组camera_buffer[]中，要将数据转换成BMP文件，需要增加bmp文件头和信息头共54字节；
- 定位文件ov7670.c的17行camera_buffer数组，数组增加54字节，修改成：
uint16_t camera_buffer[PIC_WIDTH*PIC_HEIGHT+27]={0};- 定位ov7670.h的23行，同样修改成：
extern uint16_t camera_buffer[PIC_WIDTH*PIC_HEIGHT+27];- 修改DMA开始地址与数据长度，往后移54个字节，定位ov7670.c的88行，修改DCMI_DMA_Init传入参数：
DCMI_DMA_Init((uint32_t)&camera_buffer+54,(sizeof(camera_buffer)-54)/4,DMA_MemoryDataSize_HalfWord,DMA_MemoryInc_Enable);- 这样一来数组camera_buffer前54字节放bmp数据头，因为是16位位图，没有调色板，接下来的字节都放ov7670的rgb565数据。
- 调用rgb2bmp.c中的rgb565tobmp()函数即可将camera_buffer数组修改成二进制bmp文件。
这里贴出RGB2BMP文件的代码：
rgb2bmp.c：
//主函数
#include rgb2bmp.h：
//rgb2bmp.h文件
#include
#define BMP_BITS 16
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned short WORD;
// BMP图像各部分说明如下
/***********
第一部分 位图文件头
该结构的长度是固定的，为14个字节，各个域的依次如下：
2byte ：文件类型，必须是0x4d42，即字符串"BM"。
4byte ：整个文件大小
4byte ：保留字，为0
4byte ：从文件头到实际的位图图像数据的偏移字节数。
*************/
typedef struct
{ long imageSize;
long blank;
long startPosition;
}BmpHead;
/*********************
第二部分 位图信息头
该结构的长度也是固定的，为40个字节，各个域的依次说明如下：
4byte ：本结构的长度，值为40
4byte ：图像的宽度是多少象素。
4byte ：图像的高度是多少象素。
2Byte ：必须是1。
2Byte ：表示颜色时用到的位数，常用的值为1(黑白二色图)、4(16色图)、8(256色图)、24(真彩色图)。
4byte ：指定位图是否压缩，有效值为BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS。Windows位图可采用RLE4和RLE8的压缩格式，BI_RGB表示不压缩。
4byte ：指定实际的位图图像数据占用的字节数，可用以下的公式计算出来：
图像数据 = Width' * Height * 表示每个象素颜色占用的byte数(即颜色位数/8,24bit图为3，256色为1）
要注意的是：上述公式中的biWidth'必须是4的整数倍(不是biWidth，而是大于或等于biWidth的最小4的整数倍)。
如果biCompression为BI_RGB，则该项可能为0。
4byte ：目标设备的水平分辨率。
4byte ：目标设备的垂直分辨率。
4byte ：本图像实际用到的颜色数，如果该值为0，则用到的颜色数为2的(颜色位数)次幂,如颜色位数为8，2^8=256,即256色的位图
4byte ：指定本图像中重要的颜色数，如果该值为0，则认为所有的颜色都是重要的。
***********************************/
typedef struct
{
long Length;
long width;
long height;
WORD colorPlane;
WORD bitColor;
long zipFormat;
long realSize;
long xPels;
long yPels;
long colorUse;
long colorImportant;
/* void show()
{
printf("infoHead Length:%dn",Length);
printf("width&height:%d*%dn",width,height);
printf("colorPlane:%dn",colorPlane);
printf("bitColor:%dn",bitColor);
printf("Compression Format:%dn",zipFormat);
printf("Image Real Size:%dn",realSize);
printf("Pels(X,Y):(%d,%d)n",xPels,yPels);
printf("colorUse:%dn",colorUse);
printf("Important Color:%dn",colorImportant);
}*/
}InfoHead;
/***************************
第三部分 调色盘结构 颜色表
对于256色BMP位图，颜色位数为8，需要2^8 = 256个调色盘；
对于24bitBMP位图，各象素RGB值直接保存在图像数据区，不需要调色盘，不存在调色盘区
rgbBlue： 该颜色的蓝色分量。
rgbGreen： 该颜色的绿色分量。
rgbRed： 该颜色的红色分量。
rgbReserved：保留值。
************************/
typedef struct
{ BYTE rgbBlue;
BYTE rgbGreen;
BYTE rgbRed;
BYTE rgbReserved;
/* void show(void)
{
printf("Mix Plate B,G,R:%d %d %dn",rgbBlue,rgbGreen,rgbRed);
}*/
}RGBMixPlate;
void rgb565tobmp(char *rgb_buffer, unsigned short nWidth, unsigned short nHeight);
添加代码上传摄像头数据
准备好了转换工作，就可以将BMP传输到ONENET平台上了：
- 定位net_io.c文件第374行，添加头文件：
#include "dcmi.h"- 修改TIM3_IRQHandler中断函数：
void TIM3_IRQHandler(void)
{
//清中断标识
TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);
//---------------- 中断处理 ------------------//
if(oneNetInfo.netWork == 1)
{
//修改添加判断条件，在上传的照片过程中等待
if (oneNetInfo.sendData != SEND_TYPE_PICTURE)
{
net_send_time++;
}
if (net_send_time == 1)
{
oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_DATA;
LED2_TOGGLE;
}
else if ((net_send_time % 25) == 0) //每25s发送心跳请求
{
oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_HEART;
LED2_TOGGLE;
}
else if (net_send_time == NET_TIME_DELAY/2)
{
//修改添加判断条件，只有在空闲的时候在启动摄像头，否则等待
if (oneNetInfo.sendData == SEND_TYPE_OK)
{
//启动摄像头拍照，等待DMA传输
DCMI_Start();
LED2_TOGGLE;
}
}
else if (net_send_time == NET_TIME_DELAY)
{
net_send_time = 0;
}
}
LED1_TOGGLE;
OneNet_Check_Heart();
} - 定位dcmi.c文件，添加头文件：
#include "onenet.h"- 定位dcmi.c文件第78行，在DMA2_Stream1_IRQHandler中断中置位上传图片标志：
oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_PICTURE;- 定位main函数，在135行中添加如下函数：
//....
case SEND_TYPE_PICTURE:
//新添加
#ifdef OV7670_DBG
ShanWai_SendCamera(camera_buffer+27, PIC_WIDTH, PIC_HEIGHT);
#endif
rgb565tobmp((char *)camera_buffer, PIC_WIDTH, PIC_HEIGHT);
oneNetInfo.sendData = OneNet_SendData(FORMAT_TYPE2, NULL, NULL, NULL, 0);
printf("\r\nOnenet Picture Ready.\r\n");
//....- 定位onenet.c，添加头文件：
#include "ov7670.h"- 定位onenet.c第211行，修改替换OneNet_SendData_Picture参入函数如下：
OneNet_SendData_Picture(devid, (char *)camera_buffer, 320*200*2+54);- 优化onenet驱动部分函数，定位EdpKit.c第369的EDP_PacketSaveData函数，将第二个参数从int16型改为int32，防止出现图片过大而出现解析问题导致上传不了的问题：
uint8 EDP_PacketSaveData(const int8 *devid, int32 send_len, int8 *type_bin_head, SaveDataType type, EDP_PACKET_STRUCTURE *edpPacket)- 同样，在EdpKit.h第112行如上修改成一样：
uint8 EDP_PacketSaveData(const int8 *devid, int32 send_len, int8 *type_bin_head, SaveDataType type, EDP_PACKET_STRUCTURE *edpPacket);- 定位EdpKit.c第372行的remain_len变量，同样改为int32型：
int32 remain_len = 0;- 编译，通过后烧写到stm32f407中，观察串口打印，是否上传照片工程：
- 登录onenet平台查看数据，是否有照片数据上传，如图：
ps：若是发现上传的照片有垂直，水平颠倒，可以定位ov7670config.h文件第82行，0x1E寄存器：
{0x1e, 0x27},//0x07不翻转;0x17垂直翻转;0x27水平翻转;0x37水平垂直翻转ONENET修改应用加入照片
进入自己onenet设备的应用管理，编辑：
- 选择元件库，图片；
- 属性图片类型选择图片格式的数据流；
- 数据流选择刚才上传照片的数据流；
- 调整图片大小合适即可；
- 点击发布即可；
在自己的应用主页就可以看到自己的应用数据了，也可以把链接发送给别人查看，如图：
小结：关于摄像头上传数据到ONENET的代码中，有许多可以优化的地方，比如：
（1）可以把摄像头的启动函数DCMI_Start()放在红外外部中断里面，红外一感应到范围里面有人，就用摄像头拍摄下来。
（2）现在用的是WIFI的UART接口，速度只有115200，传输图片需要10s左右之久，所以可以将WIFI改为SPI接口与STM32F407相连，可以大大地加快传输速率。
（3）想过用来传输视频流，但是stm32f407有点不够用，RAM也比较小，如果换成ARM，再用H.264压缩，可以大大降低数据传输压力，再用WIFI视频视频流的传输，初步设想，后期若是视频，再更新博客。
以上移植基本上就完成了，结合以前的数据，就已经把温湿度、红外感应数据以及摄像头照片数据都上传到ONENET平台了，可以达到一个简单的监控的目的了，但只是初步的实现，在调试过程中还存在一些不惹人注意的bug，所以需要耐心多次测试修改，加油，共勉~