OV7670的SCCB协议

前记：
  众说周知，SCCB协议与IIC协议十分相似，不过IIC是PHILIPS的专利，所以OmnVision在IIC的基础上做了点小改动，然后你懂的。SCCB最主要是阉割了IIC的连续读写的功能，即每读写完一个字节就主机必须发送一个NA信号。

SCCB协议介绍

SCCB（Serial Camera Control Bus）是和I2C相同的一个协议，即串行摄像机控制总线。 SCCB协议有两线也有三线，两线为SIO_C与SIO_D,三线为SIO_E、SIO_C与SIO_D。2线的SCCB总线只能是一个主器件对一个从器件控制，但3线SCCB接口可以对多个从器件控制，因此当只有一个从机（slave device）时用两线，有多个从机时用三线。其中SIO_C只能由主机配置（FPGA）,SIO_D是一个三态门，双向数据线，既可以由主机控制，也可以由从机控制。SIO_C和SIO_D分别为SCCB总线的时钟线和数据线。

OV公司为了减少传感器引脚的封装，现在SCCB总线大多采用两线式接口总线。OV7725使用的是两线式接口总线，该接口总线包括SIO_C串行时钟输入线和SIO_D串行双向数据线，分别相当于IIC协议的SCL信号线和SDA信号线。SIO_C的最小时间为10us，即最大频率为100K。一般来说，100K-400K之间都可以。

SCCB是欧姆尼图像技术公司（OmniVision）开发的一种总线，并广泛的应用于OV系列图像传感器上，所以一般使用OV的图像传感器都离不开SCCB总线协议。
  可以通俗地讲SCCB有两种工作模式，一主多从，一主一从模式。

1. 一主机多从机 也即3线操作：（通过控制使能端SCCB_E控制选中的从机）
2. 一主一从 也即2线操作：（默认SCCB_E被拉低）

 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。

          起始：SIO_C为高时，SIO_D由高拉低。

          停止：SIO_C为高时，SIO_D由低拉高。

void SCCB_Start(void)
{
    SCCB_SDA=1;       //数据线为输出模式
    SCCB_SCL=1;	      //数据线高电平
    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;	     //数据线恢复低电平，单操作函数必要
}

 <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);
} 

 <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;  
}	

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;
}		

<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);
}

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;
} 

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;
}

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。