s3c2440的摄像接口应用

s3c2440提供了一个摄像接口,使开发人员很容易地实现摄像、照相等功能。摄像接口包括8位来自摄像头的输入数据信号,一个输出主时钟信号,三个来自摄像头的输入同步时钟信号和一个输出复位信号。摄像接口的主时钟信号由USB PLL产生,它的频率为96MHz,再经过分频处理后输出给摄像头,摄像头再根据该时钟信号产生三个同步时钟信号(像素时钟、帧同步时钟和行同步时钟),反过来再输入回s3c2440。

 

       s3c2440仅仅提供了一个摄像接口,因此要实现其功能,还需要摄像头。在这里,我们使用OV9650。OV9650内部有大量的寄存器需要配置,这就需要另外的数据接口。OV9650的数据接口称为SCCB(串行摄像控制总线),它由两条数据线组成:一个是用于传输时钟信号的SIO_C,另一个是用于传输数据信号的SIO_D。SCCB的传输协议与IIC的极其相似,只不过IIC在每传输完一个字节后,接收数据的一方要发送一位的确认数据,而SCCB一次要传输9位数据,前8位为有用数据,而第9位数据在写周期中是Don’t-Care位(即不必关心位),在读周期中是NA位。SCCB定义数据传输的基本单元为相(phase),即一个相传输一个字节数据。SCCB只包括三种传输周期,即3相写传输周期(三个相依次为设备从地址,内存地址,所写数据),2相写传输周期(两个相依次为设备从地址,内存地址)和2相读传输周期(两个相依次为设备从地址,所读数据)。当需要写操作时,应用3相写传输周期,当需要读操作时,依次应用2相写传输周期和2相读传输周期。因此SCCB一次只能读或写一个字节。下面我们就用s3c2440的IIC总线接口分别与OV9650的SIO_C和SIO_D相连接来实现SCCB的功能。具体的读、写函数为:

 

//配置IIC接口 rGPEUP = 0xc000; //上拉无效 rGPECON = 0xa0000000; //GPE15:IICSDA,GPE14:IICSCL //IIC中断 void __irq IicISR(void) { rSRCPND |= 0x1<<27; rINTPND |= 0x1<<27; flag = 0; } //写操作 //输入参数分别为要写入的内存地址和数据 void Wr_SCCB(unsigned char wordAddr, unsigned char data) { //3相写传输周期 //写OV9650设备从地址字节 flag =1; rIICDS =0x60; //OV9650设备从地址为0x60 rIICSTAT = 0xf0; rIICCON &= ~0x10; while(flag == 1) delay(100); //写OV9650内存地址字节 flag = 1; rIICDS = wordAddr; rIICCON &= ~0x10; while(flag) delay(100); //写具体的数据字节 flag = 1; rIICDS = data; rIICCON &= ~0x10; while(flag) delay(100); rIICSTAT = 0xd0; //停止位 rIICCON = 0xe3; //为下一次数据传输做准备 delay(100); } //读操作 //参数分别为要读取的内存地址和数据 void Rd_SCCB (unsigned char wordAddr,unsigned char *data) { unsigned char temp; //2相写传输周期 //写入OV9650设备从地址字节 flag =1; rIICDS = 0x60; rIICSTAT = 0xf0; rIICCON &= ~0x10; while(flag) delay(100); //写入内存地址字节 flag = 1; rIICDS = wordAddr; rIICCON &= ~0x10; while(flag) delay(100); rIICSTAT = 0xd0; //停止位 rIICCON = 0xe3; //为下一次数据传输做准备 delay(100); //2相读传输周期 //写入OV9650设备从地址字节 flag = 1; rIICDS = 0x60; rIICSTAT = 0xb0; rIICCON &= ~0x10; while (flag) delay(100); //读取一个无用字节 flag = 1; temp = rIICDS; rIICCON &= ~((1<<7)|(1<<4)); while(flag) delay(100); //读取数据 flag = 1; *data= rIICDS; rIICCON &= ~((1<<7)|(1<<4)); while(flag) delay(100); rIICSTAT = 0x90; //停止位 rIICCON = 0xe3; //为下一次传输做准备 delay(100); } 当然我们也可以用两个通用IO口来模拟SCCB总线,下面我们给出具体的程序,其中GPE15为SIO_D,GPE14为SIO_C。 #define CLOCK_LOW() (rGPEDAT&=(~(1<<14))) //时钟信号低 #define CLOCK_HIGH() (rGPEDAT|=(1<<14)) //时钟信号高 #define DATA_LOW() (rGPEDAT&=(~(1<<15))) //数据信号低 #define DATA_HIGH() (rGPEDAT|=(1<<15)) //数据信号高 //配置IO rGPEUP = 0xc000; //上拉无效 rGPECON = 5<<28; //GPE15为SIO_D,GPE14为SIO_C,都为输出 void delay(int a) { int k; for(k=0;k<a;k++) ; } //启动SCCB void __inline SCCB_start(void) { CLOCK_HIGH(); DATA_HIGH(); delay(10); DATA_LOW(); delay(10); CLOCK_LOW(); delay(10); } //结束SCCB void __inline SCCB_end(void) { DATA_LOW(); delay(10); CLOCK_HIGH(); delay(10); DATA_HIGH(); delay(10); } //SCCB发送一个字节 void __inline SCCB_sendbyte(unsigned char data) { int i=0; //并行数据转串行输出,串行数据输出的顺序为先高位再低位 for(i=0;i<8;i++) { if(data & 0x80) DATA_HIGH(); else DATA_LOW(); delay(10); CLOCK_HIGH(); delay(10); CLOCK_LOW(); delay(10); DATA_LOW(); delay(10); data <<= 1; } //第9位,Don’t Care DATA_HIGH(); delay(10); CLOCK_HIGH(); delay(10); CLOCK_LOW(); delay(10); } // SCCB接收一个字节 void __inline SCCB_receivebyte(unsigned char *data) { int i=0; int svalue=0; int pvalue = 0; rGPECON = 1<<28; //把GPE15输出改变为输入 //串行数据转并行输入,高位在前 for(i=7;i>=0;i--) { CLOCK_HIGH(); delay(10); svalue = rGPEDAT>>15; CLOCK_LOW(); delay(10); pvalue |= svalue <<i; } rGPECON =5<<28; //再把GPE15改回为输出 //第9位,N.A. DATA_HIGH(); delay(10); CLOCK_HIGH(); delay(10); CLOCK_LOW(); delay(10); *data = pvalue &0xff; } //写操作 void SCCB_senddata(unsigned char subaddr, unsigned char data) { //3相写传输周期 SCCB_start(); //启动SCCB SCCB_sendbyte(0x60); //OV9650设备从地址,写操作 SCCB_sendbyte(subaddr); //设备内存地址 SCCB_sendbyte(data); //写数据字节 SCCB_end(); //结束SCCB delay(20); } //读操作 unsigned char SCCB_receivedata(unsigned char subaddr) { unsigned char temp; //2相写传输周期 SCCB_start(); //启动SCCB SCCB_sendbyte(0x60); //OV9650设备从地址,写操作 SCCB_sendbyte(subaddr); //设备内存地址 SCCB_end(); //结束SCCB //2相读传输周期 SCCB_start(); //启动SCCB SCCB_sendbyte(0x61); //OV9650设备从地址,读操作 SCCB_receivebyte(&temp); //读字节 SCCB_end(); //结束SCCB return temp; } OV9650的寄存器较多,要想配置好这些寄存器是需要花费一些精力的。下面数组给出了一个VGA(640×480)模式下YUV彩色空间的配置例子,括号内第一个元素表示寄存器地址,第二个元素表示要写入的数据。 const unsigned char ov9650_register[ ][2] = { {0x11,0x80},{0x6a,0x3e},{0x3b,0x09},{0x13,0xe0},{0x01,0x80},{0x02,0x80},{0x00,0x00},{0x10,0x00}, {0x13,0xe5},{0x39,0x43},{0x38,0x12},{0x37,0x00},{0x35,0x91},{0x0e,0xa0},{0x1e,0x04},{0xA8,0x80}, {0x12,0x40},{0x04,0x00},{0x0c,0x04},{0x0d,0x80},{0x18,0xc6},{0x17,0x26},{0x32,0xad},{0x03,0x00}, {0x1a,0x3d},{0x19,0x01},{0x3f,0xa6},{0x14,0x2e},{0x15,0x10},{0x41,0x02},{0x42,0x08},{0x1b,0x00}, {0x16,0x06},{0x33,0xe2},{0x34,0xbf},{0x96,0x04},{0x3a,0x00},{0x8e,0x00},{0x3c,0x77},{0x8B,0x06}, {0x94,0x88},{0x95,0x88},{0x40,0xc1},{0x29,0x3f},{0x0f,0x42},{0x3d,0x92},{0x69,0x40},{0x5C,0xb9}, {0x5D,0x96},{0x5E,0x10},{0x59,0xc0},{0x5A,0xaf},{0x5B,0x55},{0x43,0xf0},{0x44,0x10},{0x45,0x68}, {0x46,0x96},{0x47,0x60},{0x48,0x80},{0x5F,0xe0},{0x60,0x8c},{0x61,0x20},{0xa5,0xd9},{0xa4,0x74}, {0x8d,0x02},{0x13,0xe7},{0x4f,0x3a},{0x50,0x3d},{0x51,0x03},{0x52,0x12},{0x53,0x26},{0x54,0x38}, {0x55,0x40},{0x56,0x40},{0x57,0x40},{0x58,0x0d},{0x8C,0x23},{0x3E,0x02},{0xa9,0xb8},{0xaa,0x92}, {0xab,0x0a},{0x8f,0xdf},{0x90,0x00},{0x91,0x00},{0x9f,0x00},{0xa0,0x00},{0x3A,0x01},{0x24,0x70}, {0x25,0x64},{0x26,0xc3},{0x2a,0x00},{0x2b,0x00},{0x6c,0x40},{0x6d,0x30},{0x6e,0x4b},{0x6f,0x60}, {0x70,0x70},{0x71,0x70},{0x72,0x70},{0x73,0x70},{0x74,0x60},{0x75,0x60},{0x76,0x50},{0x77,0x48}, {0x78,0x3a},{0x79,0x2e},{0x7a,0x28},{0x7b,0x22},{0x7c,0x04},{0x7d,0x07},{0x7e,0x10},{0x7f,0x28}, {0x80,0x36},{0x81,0x44},{0x82,0x52},{0x83,0x60},{0x84,0x6c},{0x85,0x78},{0x86,0x8c},{0x87,0x9e}, {0x88,0xbb},{0x89,0xd2},{0x8a,0xe6}, }; 另外OV9650有两个只读寄存器——0x1C和0x1D,用于存放厂家ID,数据分别为0x7F和0xA2,我们可以通过读取它们来判断s3c2440是否连接了OV9650。当确认连接了OV9650后,我们就可以把上面的那个数组写入OV9650内,如下所示。在这里我们总是认为s3c2440连接了OV9650。 void config_ov9650(void) { unsigned char temp; int i; //读取OV9650厂商ID i=1; while(i) { temp = SCCB_receivedata(0x1C); //或Rd_SCCB (0x1C,&temp); if(temp==0x7F) i=0; } i=1; while(i) { temp = SCCB_receivedata(0x1D); //或Rd_SCCB (0x1D,&temp); if(temp==0xA2) i=0; } //复位所有OV9650寄存器 SCCB_senddata(0x12,0x80); //或Wr_SCCB (0x12,0x80); delay(10000); //配置OV9650寄存器 for(i=0;i<((sizeof(ov9650_register))/2);i++) { SCCB_senddata(ov9650_register[i][0],ov9650_register[i][1]); //或Wr_SCCB (ov9650_register[i][0],ov9650_register[i][1]); } }

上面程序中,我们是用循环语句读取OV9650的寄存器0x1C和0x1D的,之所以这样,是为了防止只读取一次时,会有读取不正确的现象发生。而一旦正确读取了厂商ID信息,再读写OV9650寄存器,一般就不会发生读写的错误。

 

       下面就介绍s3c2440摄像接口的相关配置。摄像接口有两个相互独立的DMA通道——P通道(预览通道)和C通道(编解码通道)。P通道主要是存储用于视频显示的RGB图像数据,C通道主要是存储用于编解码的YCbCr图像数据。在这里我们主要是把OV9650采集到的视频信息实时显示在LCD上,因此只介绍P通道的用法。

 

       设置s3c2440摄像接口一个很重要的步骤就是设置视频尺寸大小。我们把由OV9650采集到的视频尺寸称为源,即源水平尺寸和源垂直尺寸,其中源水平尺寸必须是8的整数倍。这个尺寸是通过配置OV9650的相关寄存器实现的。我们把这两个值分别放入输入源格式寄存器CISRCFMT的第16位至第28位,和第0位至第12位内,例如通过OV9650,采集的到的视频尺寸为640×480,则把640和480分别放入寄存器CISRCFMT中的相应位置即可。我们把实际显示的视频尺寸称为目标,即目标水平尺寸和目标垂直尺寸,这里这个尺寸就是LCD的尺寸。我们把这两个值分别放入预览DMA目标图像格式寄存器CIPRTRGFMT的第16位至第28位,和第0位至第12位内,例如LCD的尺寸为320×240,则把320和240分别放入寄存器CIPRTRGFMT中的相应位置即可。另外还需要把这两个值的乘积放入预览缩放目标面积寄存器CIPRTAREA内。源尺寸和目标尺寸往往是不一样大小的,那么可能还需要设置偏移量,即水平偏移量和垂直偏移量,应该把这两个值分别放入窗口偏移寄存器CIWDOFST的第16位至第26位,和第0位至第10位内,其中这个寄存器的第31位用于控制是否需要设置偏移量,当偏移量为0或不需要设置偏移量时,这一位应为0,否则为1。显然,通过源尺寸、目标尺寸和偏移量的设置,可以实现被摄像物体的缩放效果。当然,要实现这种缩放效果,还需要配置预览预缩放比例控制寄存器CIPRSCPRERATIO、预览预缩放距离格式寄存器CIPRSCPREDST和预览主缩放控制寄存器CIPRSCCTRL,这些寄存器的相关参数是通过计算得到的,数据手册上有详细的说明,而且还有标准的函数可以调用,因此在这里就不过多介绍。

 

       前面已经介绍过,摄像接口都是通过DMA实现数据交换的。s3c2440能够在内存中各开辟四块乒乓存储区域,用于实现P通道和C通道的快速数据传递。在P通道中,寄存器CIPRCLRSA1、CIPRCLRSA2、CIPRCLRSA3和CIPRCLRSA4分别用于表示这四块内存的首地址。另外在DMA数据传递中,还要让DMA知道如何进行传递,即一次传输多少个字节,这需要设置预览DMA控制相关寄存器CIPRCTRL的主突发长度和剩余突发长度,这两个值也可以通过调用标准函数来求得。另外在完成每一帧视频采集后,会触发一个视频中断。

 

       下面就给出一段具体的程序,利用OV9650实时地在LCD上显示视频,并通过UART来控制视频,让视频图像放大,缩小,以及实现照相的功能(让图像定格在LCD上)。

 

…… …… int com; …… …… //计算主突发长度和剩余突发长度,用于CIPRCTRL寄存器 void CalculateBurstSize(U32 hSize,U32 *mainBurstSize,U32 *remainedBurstSize) { U32 tmp; tmp=(hSize/4)%16; switch(tmp) { case 0: *mainBurstSize=16; *remainedBurstSize=16; break; case 4: *mainBurstSize=16; *remainedBurstSize=4; break; case 8: *mainBurstSize=16; *remainedBurstSize=8; break; default: tmp=(hSize/4)%8; switch(tmp) { case 0: *mainBurstSize=8; *remainedBurstSize=8; break; case 4: *mainBurstSize=8; *remainedBurstSize=4; default: *mainBurstSize=4; tmp=(hSize/4)%4; *remainedBurstSize= (tmp) ? tmp: 4; break; } break; } } //计算预缩放比率及移位量,用于CICOSCPRERATIO寄存器 void CalculatePrescalerRatioShift(U32 SrcSize, U32 DstSize, U32 *ratio,U32 *shift) { if(SrcSize>=64*DstSize) { //Uart_Printf("ERROR: out of the prescaler range: SrcSize/DstSize = %d(< 64)/n",SrcSize/DstSize); while(1); } else if(SrcSize>=32*DstSize) { *ratio=32; *shift=5; } else if(SrcSize>=16*DstSize) { *ratio=16; *shift=4; } else if(SrcSize>=8*DstSize) { *ratio=8; *shift=3; } else if(SrcSize>=4*DstSize) { *ratio=4; *shift=2; } else if(SrcSize>=2*DstSize) { *ratio=2; *shift=1; } else { *ratio=1; *shift=0; } } //摄像接口初始化 //输入参数分别为预览目标宽和高(即LCD尺寸),以及水平和垂直偏移量 void CamInit(U32 PrDstWidth, U32 PrDstHeight, U32 WinHorOffset, U32 WinVerOffset) { U32 WinOfsEn; U32 MainBurstSizeRGB, RemainedBurstSizeRGB; U32 H_Shift, V_Shift, PreHorRatio, PreVerRatio, MainHorRatio, MainVerRatio; U32 SrcWidth, SrcHeight; U32 ScaleUp_H_Pr, ScaleUp_V_Pr; //判断是否需要设置偏移量 if(WinHorOffset==0 && WinVerOffset==0) WinOfsEn=0; else WinOfsEn=1; SrcWidth=640/*源水平尺寸*/-WinHorOffset*2; SrcHeight=480/*源垂直尺寸*/-WinVerOffset*2; //判断尺寸是放大还是缩小 if(SrcWidth>=PrDstWidth) ScaleUp_H_Pr=0; //down else ScaleUp_H_Pr=1; //up if(SrcHeight>=PrDstHeight) ScaleUp_V_Pr=0; else ScaleUp_V_Pr=1; rCIGCTRL |= (1<<26)|(0<<27); //PCLK极性反转,外部摄像处理器输入 rCIWDOFST = (1<<30)|(0xf<<12); //清FIFO溢出 rCIWDOFST = 0; //恢复正常模式 rCIWDOFST=(WinOfsEn<<31)|(WinHorOffset<<16)|(WinVerOffset); //设置偏移量 rCISRCFMT=(1<<31)|(0<<30)|(0<<29)|(640/*源水平尺寸*/<<16)|(0<<14)|(480/*源垂直尺寸*/); //设置内存首地址,因为是直接显示,所以设置为LCD缓存数组首地址 rCIPRCLRSA1 = (U32)LCD_BUFFER; rCIPRCLRSA2 = (U32)LCD_BUFFER; rCIPRCLRSA3 = (U32)LCD_BUFFER; rCIPRCLRSA4 = (U32)LCD_BUFFER; //设置目标尺寸,并且不进行镜像和旋转处理 rCIPRTRGFMT=(PrDstWidth<<16)|(0<<14)|(PrDstHeight); //计算并设置突发长度 CalculateBurstSize(PrDstWidth*2, &MainBurstSizeRGB, &RemainedBurstSizeRGB); rCIPRCTRL=(MainBurstSizeRGB<<19)|(RemainedBurstSizeRGB<<14); //计算水平和垂直缩放比率和位移量,以及主水平、垂直比率 CalculatePrescalerRatioShift(SrcWidth, PrDstWidth, &PreHorRatio, &H_Shift); CalculatePrescalerRatioShift(SrcHeight, PrDstHeight, &PreVerRatio, &V_Shift); MainHorRatio=(SrcWidth<<8)/(PrDstWidth<<H_Shift); MainVerRatio=(SrcHeight<<8)/(PrDstHeight<<V_Shift); //设置缩放所需的各类参数 rCIPRSCPRERATIO=((10-H_Shift-V_Shift)<<28)|(PreHorRatio<<16)|(PreVerRatio); rCIPRSCPREDST=((SrcWidth/PreHorRatio)<<16)|(SrcHeight/PreVerRatio); rCIPRSCCTRL=(1<<31)|(1 /*24位RGB格式*/ <<30)|(ScaleUp_H_Pr<<29)|(ScaleUp_V_Pr<<28)|(MainHorRatio<<16)|(MainVerRatio); //设置面积 rCIPRTAREA= PrDstWidth*PrDstHeight; } //摄像中断,在这里,除了清中断标志,没有其他操作 void __irq CamIsr(void) { rSUBSRCPND |= 1<<12; rSRCPND |= 1<<6; rINTPND |= 1<<6; } //UART中断 void __irq uartISR(void) { unsigned char ch; rSUBSRCPND |= 0x3; rSRCPND = 0x1<<28; rINTPND = 0x1<<28; ch = rURXH0; //接收字节数据 switch(ch) { case 0x11: //正常显示视频 com=1; break; case 0x22: //定格图像 com=2; break; case 0x33: //放大尺寸 com=3; break; case 0x44: //缩小尺寸 com =4; break; } rUTXH0 = ch; } void Main(void) { int HOffset,VOffset; //初始化UPLL,以得到OV9650的系统时钟 rUPLLCON = (56<<12) | (2<<4) | 1; //UPLL为96MHz rCLKDIVN |= (1<<3); //UCLK = UPLL/2=48MHz rCAMDIVN = (rCAMDIVN & ~(0xf))|(1<<4)|(2); //设置摄像接口时钟分频 …… …… LCD_Init(); //初始化LCD,其中LCD的显示格式为24位RGB格式 rLCDCON1|=1; //开启LCD //配置摄像接口引脚 rGPJCON = 0x2aaaaaa; rGPJDAT = 0; rGPJUP = 0; //上拉使能 //硬件复位摄像头 rGPJDAT |= 1<<12; delay(100); rGPJDAT &= ~(1<<12); //软件复位摄像接口 rCIGCTRL |= (1<<31); delay(100); rCIGCTRL &= ~(1<<31); delay(100); //软件复位摄像头 rCIGCTRL |= (1<<30); delay(300); rCIGCTRL &= ~(1<<30); delay(20000); config_ov9650(); //配置OV9650寄存器 HOffset=0; VOffset=0; //初始化摄像接口 CamInit(320,240,HOffset,VOffset); //开启摄像接口中断, rSUBSRCPND |= 1<<12; rSRCPND |= 1<<6; rINTPND |= 1<<6; rINTSUBMSK &= ~(1<<12); rINTMSK &= ~(1<<6); pISR_CAM = (U32)CamIsr; rCIPRSCCTRL|=(1<<15); //预览缩放开启 rCIIMGCPT =(1<<31)|(1<<29); //预览缩放捕捉使能 com=0; while(1) { switch(com) { case 1: //正常显示 com=0; rCIPRSCCTRL|=(1<<15); rCIIMGCPT =(1<<31)|(1<<29); break; case 2: //定格图像 com=0; rCIPRSCCTRL&=~(1<<15); rCIIMGCPT &=~((1<<31)|(1<<29)); break; case 3: //放大视频 com=0; if(HOffset==160) break; HOffset += 8; VOffset += 8; rCIPRSCCTRL&=~(1<<15); rCIIMGCPT &=~((1<<31)|(1<<29)); CamInit(320,240,HOffset,VOffset); rCIPRSCCTRL|=(1<<15); rCIIMGCPT =(1<<31)|(1<<29); break; case 4: //缩小视频 com=0; if(HOffset==0) break; HOffset -= 8; VOffset -= 8; rCIPRSCCTRL&=~(1<<15); rCIIMGCPT &=~((1<<31)|(1<<29)); CamInit(320,240,HOffset,VOffset); rCIPRSCCTRL|=(1<<15); rCIIMGCPT =(1<<31)|(1<<29); break; } } }

本文来自CSDN博客,转载请标明出处:http://blog.csdn.net/zhaocj/archive/2010/06/07/5653479.aspx

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