s3c2440的摄像接口应用

来源：互联网发布：网络伤感情歌2017 编辑：程序博客网时间：2024/04/29 23:54

原文地址:http://blog.csdn.net/zhaocj/archive/2010/06/07/5653479.aspx

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;

}