STM32 F4 OV2640摄像头学习笔记（三）

四、DCMI(Digital camera interface)接口

1. 功能描述

       STM32F4 自带了一个数字摄像头（DCMI）接口，该接口是一个同步并行接口，能够接收外部8位、10位、12位或14位CMOS摄像头模块发出的高速（可达54MB/s）数据流。

       该接口包含多达14条数据线(D13-D0)和一条像素时钟线 (PIXCLK)。像素时钟的极性可以编程，因此可以在像素时钟的上升沿或下降沿捕获数据。可支持不同的数据格式：YCbCr4:2:2/RGB565逐行视频和压缩数据(JPEG)。这些数据被放到 32 位数据寄存器(DCMI_DR)中，然后通过通用 DMA 进行传输。图像缓冲区由 DMA 管理，而不是由摄像头接口管理。从摄像头接收的数据可以按行/帧来组织（原始 YUB/RGB/拜尔模式），也可以是一系列JPEG图像。要使能JPEG 图像接收，必须将 JPEG 位（DCMI_CR 寄存器的位3）置1。

       如图3.1 DCMI顶级框图所示，图中右部信号都是DCMI向外部引出的信号线，接口的方向都为输入，功能描述见表3.1 DCMI引脚。其中，根据DCMI_CR 寄存器中EDM[1:0]位的设置，摄像头接口可以捕获8位、10位、12位或14位数据，当 DCMI_CR中的EDM[1:0]编程为“00”时，接口将捕获其输入(D[0:7]) 的 8个LSB，并将其存储为 8 位数据，接收的数据是低字节在前，高字节在后，所以要求摄像头输出的数据也是低字节在前，高字节在后。如果使用的位数少于14，则必须将未使用的输入引脚接地。它使用的通讯时序与OV2640的图像数据输出接口时序一致。

 图3.1 DCMI顶级框图

 表3.1 DCMI引脚

名称	信号类型
D[0:13]	数据输入
HSYNC	水平同步（行同步）输入
VSYNC	垂直同步（场同步）输入
PIXLCX	像素时钟输入

       DCMI接收到的数据，存储在DCMI_DR寄存器（32位）里面，我们接ATK-OV2640采用8位数据宽度，所以每4个像素时钟，才会捕获完32位数据，第一个字节存放在LSB位置，第四个字节存放在MSB位置，捕获数据字节在 32 位字中的排布如图3.2所示。

 图3.2 捕获数据字节在 32 位字中的排布

 

     2. DCMI接口内部结构

       DCMI接口的内部结构如图3.3 所示，共分为五个部分。

 

 图3.3 DCMI接口的内部结构

 

 （1）同步器 

        用于管理DCMI接收数据的时序，它根据外部的信号提取输入的数据。

 （2）FIFO/数据格式化器

       为了对数据传输加以管理，STM32在DCMI接口上实现了4个字(32bitx4)深度的FIFO，用以缓冲接收到的数据。

 （3） AHB接口 

       DCMI接口挂载AHB总线上，在AHB总线中有一个DCMI接口的数据寄存器，当我们读取该寄存器时，它会从FIFO中获取数据，并且FIFO中的数据指针会自动进行偏移，使得我们每次读取该寄存器都可获得一个新的数据。

 （4）控制/状态寄存器

       DCMI的控制寄存器协调图中的各个结构运行，程序中可通过检测状态寄存器来获DCMI的当前运行状态。

 （5） DMA接口

       由于DCMI采集的数据量很大，我们一般使用DMA来把采集得的数据搬运至内存。DCMI支持DMA传输，当DCMI_CR寄存器中的CAPTURE位置1时，激活DMA接口。摄像头接口每次在其寄存器(DCMI_DR)中收到一个完整的32位数据块时，都将发一个DMA请求，由DMA将DCMI_DR寄存器的值搬运到目的地址(比如LCD/SRAM)。DCMI的DMA请求是映射在DMA2通道1的数据流1上面的，所以配置DMA时，应该配置这个。

       DCMI接口支持硬件同步或内嵌码同步方式，硬件同步方式即使用HSYNC和VSYNC作为同步信号的方式，OV2640就是使用这种同步时序。

       DCMI还支持两种数据捕获模式，分别为快照模式和连续采集模式。快照模式时只采集一帧的图像数据，连续采集模式会一直采集多个帧的数据，并且可以通过配置捕获率来控制采集多少数据，如可配置为采集所有数据或隔1帧采集一次数据或隔3帧采集一次数据。

      3. DCMI控制寄存器(DCMI_CR)简介

       如图3.4 DCMI控制寄存器所示，DCMI_CR共有32位，其中：

ENABLE，用于设置是否使能DCMI。在使能之前，必须将其他配置设置好。

FCRC[1:0]，这两个位用于帧率控制，我们捕获所有帧，所以设置为00即可。

VSPOL，用于设置垂直同步极性，也就是VSYNC引脚上面，数据无效时的电平状态，根据前面说所，我们应该设置为0。

HSPOL，用于设置水平同步极性，也就是HSYNC引脚上面，数据无效时的电平状态，同样应该设置为0。

PCKPOL，用于设置像素时钟极性，我们用上升沿捕获，所以设置为1。

CM，用于设置捕获模式，我们用连续采集模式，所以设置为0即可。

CAPTURE，用于使能捕获，我们设置为1。该位使能后，将激活DMA，DCMI等待第一帧开始，然后生成DMA请求将收到的数据传输到目标存储器中(最后使能)。

 图3.4 DCMI_CR图

        如图3.5 DCMI_IER所示，DCMI中断使能寄存器中FRAME_IE位，即捕获完成中断使能位，实际上就是帧中断，在处理JPEG数据时，需要用到帧中断，所以该位置1。

 图3.5 DCMI_IER图

 

    4. DCMI初始化流程

      ①配置相关引脚的复用功能，使能DCMI时钟

       使能DCMI的时钟，其次要设置DCMI的相关引脚为复用。 

      ②设置DCMI工作模式及PCLK/HSYNC/VSYNC

       DCMI接口，使用8位接口，连续模式，设置：PCLK为上升沿有效， HSYNC和VSYNC为低电平有效，设置帧中断（jpeg数据采集用）等参数。

      ③设置DMA

       采用DMA来搬运，设置好DCMI相关参数后，还需要设置DMA，以便采集数据。

      ④启动DCMI传输

       设置DCMI_CR的最低位为1，即可启动DCMI捕获图像数据

五、硬件连接

     摄像头模块接口与STM32连接图如5.1所示，使用时，我们只需将0V2640摄像头插入OLED/CAMERA接口即可。

 

图5.1  摄像头模块接口与STM32连接图 

//后续补充软件设计部分