ESP32-CAM之ST7789图像显示

ESP32-CAM之ST7789

最近笔者在学习使用安信可的ESP32-CAM开发板，该开发板自带一个OV2640摄像头。
官方提供的例程可以将摄像头视频通过WIFI传输到网页显示，而笔者手里正好有一块240x240像素的屏幕，便想将摄像头的图像显示到该屏幕上。

从esp32-camera\sensor.h 头文件中可以找到

#define OV9650_PID     (0x96)
#define OV2640_PID     (0x26)
#define OV7725_PID     (0x77)
#define OV3660_PID     (0x36)

图像分辨率

typedef enum {
    FRAMESIZE_QQVGA,    // 160x120
    FRAMESIZE_QQVGA2,   // 128x160
    FRAMESIZE_QCIF,     // 176x144
    FRAMESIZE_HQVGA,    // 240x176
    FRAMESIZE_QVGA,     // 320x240
    FRAMESIZE_CIF,      // 400x296
    FRAMESIZE_VGA,      // 640x480
    FRAMESIZE_SVGA,     // 800x600
    FRAMESIZE_XGA,      // 1024x768
    FRAMESIZE_SXGA,     // 1280x1024
    FRAMESIZE_UXGA,     // 1600x1200
    FRAMESIZE_QXGA,     // 2048*1536
    FRAMESIZE_INVALID
} framesize_t;

图像格式

typedef enum {
    PIXFORMAT_RGB565,    // 2BPP/RGB565
    PIXFORMAT_YUV422,    // 2BPP/YUV422
    PIXFORMAT_GRAYSCALE, // 1BPP/GRAYSCALE
    PIXFORMAT_JPEG,      // JPEG/COMPRESSED
    PIXFORMAT_RGB888,    // 3BPP/RGB888
    PIXFORMAT_RAW,       // RAW
    PIXFORMAT_RGB444,    // 3BP2P/RGB444
    PIXFORMAT_RGB555,    // 3BP2P/RGB555
} pixformat_t;

可以看到Arduino core for the ESP32库支持4种摄像头，ESP32-CAM开发板搭载的是OV2640，而IPS屏幕像素为240x240，所以选FRAMESIZE_HQVGA(240x176)格式。
查看 库文件

// Color definitions
#define	BLACK   0x0000
#define	BLUE    0x001F
#define	RED     0xF800
#define	GREEN   0x07E0
#define CYAN    0x07FF
#define MAGENTA 0xF81F
#define YELLOW  0xFFE0
#define WHITE   0xFFFF

void Arduino_ST7789::drawPixel(int16_t x, int16_t y, uint16_t color) {
  if((x < 0) ||(x >= _width) || (y < 0) || (y >= _height)) return;
  setAddrWindow(x,y,x+1,y+1);
  SPI_BEGIN_TRANSACTION();
  DC_HIGH();
  CS_LOW();
  spiwrite(color >> 8);
  spiwrite(color);
  CS_HIGH();
  SPI_END_TRANSACTION();
}

可以看到该驱动库采用RGB颜色空间，比如
RED=0xF800=11111_000000_00000，
GREEN=0x07E0=00000_111111_00000，BLUE=0x001F=00000_000000_11111，所以每个像素点为16位数据，即RGB565格式。

使用以下函数将OV2640图像格式设置为RGB565，分辨率设置为240x176。

  .pixel_format = PIXFORMAT_RGB565,
  .frame_size = FRAMESIZE_HQVGA,

使用以下函数将单帧图像数据通过串口输出到串口调试助手

Serial.write(fb->buf, fb->len);

接收数据为下图所示，单帧RGB565格式图像数据为84480字节，刚好等于 240 x 176 x 2，该帧图像数据并不像JPEG图像输出数据那样有头部格式字节，所以当笔者将该图像数据存到内存卡里时，在电脑端会显示无法打开该图像。

下图为单帧JPEG格式图像数据：
这个单帧数据数据量有点问题，且每次接收到的都不太一样，可能传输过程中出了点错误。
但是数据前面的FF DB FF E0 是正确的JPEG格式。
而且每帧的数据量比RGB565格式少很多，后面有时间再研究图像格式。

好了。根据上面的内容我们就可以写程序了。
直接根据ESP32官方camera例程修改。
主要的函数为：
每一个像素点数据为RGB565单帧数据的每两个字节组合而成。

void camera_show(void)
{
    unsigned long i=0;
    camera_fb_t *fb = esp_camera_fb_get();
    //单帧图像数据输出
//    delay(2000);
//    delay(2000);
//    delay(2000);
//    Serial.write(fb->buf, fb->len);
//    delay(2000);
//    delay(2000);
//    delay(2000);
    for(uint8_t y = 0; y <SCREEN_HEIGHT; y ++)
    {
      for(uint8_t x = 0; x <SCREEN_WIDTH; x ++)
      {
        //RGB565格式 240X176
        tft.drawPixel(x,60+y,((fb->buf[2*i])<<8)|(fb->buf[2*i+1]));
        i++;
       }
    }
    esp_camera_fb_return(fb);
}

图像显示效果：

这个屏幕正常的显示效果是有目共睹的好，但是测试显示效果不太清晰，可能还需要设置一下OV2640的一些参数才能达到更清晰的效果，然后笔者在屏幕的左上角显示了帧率，可以看到平均两秒一帧（真是有够慢的）。由于是arduino开发，不太好改速率，后面有时间慢慢深入库文件再来提高速度吧。

完整程序及相关驱动库链接