创龙教仪实验教程详解：6-1 基于CMOS数字摄像头采集LCD显示实验

一、案例详情：

实验平台

创龙教仪嵌入式教学实验箱：TL6748-PlusTEB（点击查看详情）

实验名称

基于 CMOS 数字摄像头采集 LCD 显示

实验目的

掌握 OV2640 摄像头的工作原理

掌握 VPIF 总线的工作原理

实现 VPIF 总线控制 摄像头采集图像，并显示在 LCD 上

二、实验原理：

1、OV2640摄像头

OV2640 是世界上第一个 1/4 英寸 2 百万像素视频传感器，同时是 OmniVision 最新的2.2 微米 OmniPixel2™架构的视频传感器，可支持 200 万像素，分辨率可高达 1600x1200，帧率可达 30 帧/秒，最高帧率可达 60 帧/秒。

OV2640摄像头采集图像时，会先经过感光元件，采样的信号经过运放，再进行AD转换，AD量化之后得到数字化的视频信号会进行控制调整，最终通过视频输出接口输出。除此之外还有其他的一些信号接口，比如时钟输入，像素时钟，行同步信号，帧同步信号，时序产生和逻辑控制单元等等。

图像数据在HREF为高的时候输出，当HREF变高后，每一个PCLK时钟，输出一个字节数据。比如我们采用UXGA时序RGB565格式输出，每2个字节组成一个像素的颜色（低字节在前，高字节在后），这样每行输出总共有1600*2个PCLK周期，输出1600*2个字节。

帧输出时序则是当HREF输出高电平时开始读取一行像素点，当低电平时不操作，重复操作即可读取一帧图像。OV2640支持：RGB565或JPEG输出。RGB565输出时，时序如图所示。JPEG输出时，PCLK大大减少，且HREF不连续，数据流以0XFF,0XD8开头，以0XFF,0XD9结束。

2、VPIF接口

Video Port Interface (VPIF), 是一种视频接口。VPIF的通道0和通道1只能用于接收数据，通道2和通道3只能用于发送数据。

（路径：VPIF的详细介绍可以查看光盘资料“Datasheet\CPU“目录下的TMS320C6748 DSP Technical Reference Manual.pdf文档的第34小节。）

VPIF 接口主要支持三种协议的传输：BT-656、BT-1120和Raw Capture mode。

其中，VPIF 端口接收通道支持BT-656、BT-1120和Raw Capture mode三种协议。

VPIF 端口发送通道只支持BT-656和BT-1120两种协议。

VPIF 支持三种格式：NTSC、PAL和普通图像格式。

3、程序流程

程序流程设计中首先要进行外设使能配置，接着进行DSP中断初始化和LCD的初始化，然后初始化配置I2C和OV2640摄像头，初始化VPIF总线。最后摄像头采集接收数据并将数据显示在LCD上。

4、程序框架详解

（1）打开工程，查看工程的主函数。

（2）在程序中首先初始化计数器，用于性能测试，测试输出视频的帧率。

（3）配置外设使能；

• 在PSC初始化中使能VPIF总线。

（4）进行DSP中断初始化；

• 先初始化 DSP 中断控制器；

• 再使能 DSP 全局中断。

（5）进行硬件中断初始化；

• 首先注册LCD中断服务函数，用于显示；

• 然后映射LCD中断事件到INT5可屏蔽中断；

• 最后使能INT5可屏蔽中断；

• 接着注册I2C中断服务函数，用于配置摄像头模块的寄存器；

• 然后映射I2C中断事件到INT6可屏蔽中断；

• 最后使能INT6可屏蔽中断。

（6）进行LCD初始化；

• 首先使能LCD模块；

• 调用LCD引脚复用配置函数；

• 接着初始化LCD相关配置，例如LCD时钟配置、DMA控制器配置、模式配置和光栅控制器的配置等。

（7）进行I2C引脚复用配置。

（8）接着初始化I2C相关配置；

• I2C复位；

• 配置总线速度为 100KHz；

• 设置从器件地址为0x30；

• 使能I2C。

（9）复位OV2640摄像头，为软复位。

（10）加入一个延时。

（11）初始化OV2640摄像头；

• 通过I2C配置摄像头寄存器为SVGA 800*600，数据缓存格式是RGB565。

（12）初始化VPIF；

• 首先进行VPIF引脚复用配置；

• 接着禁用中断和捕获。

• 配置VPIF寄存器，例如数据位宽、存储模式、接受模式、捕获方式等。

• 接收的数据会先存到FIFO，当数据达到256字节的时候触发EDMA进行数据搬移。

（13）进入While（1）循环。使用查询方式，查询中断的产生。完成图像捕获并送到LCD显示。

（14）接收的数据按帧存储到一个区域，有两个接收缓存数组rxBuf0和rxBuf1（乒乓类型），轮流接收数据。读取的时候也是一帧一帧的读取。

（15）rxBufPtr是接收缓存的数据。

（16）srcBuff是接收到的数据。

（17）dstBuff是LCD显示的数据。

（18）最后帧率计算和显示。

三、实验设备

硬件：TL2640I 摄像头

四、实验步骤

1、DSP开发流程

开发过程中，首先选择CCS的工作区，接着导入、编译工程，完成软件开发后进行硬件连接，再配置仿真器文件，加载GEL文件，最后将CCS连接实验箱，加载并运行程序。

2、硬件连接

（1）将 TL2640I 摄像头模块连接到实验板的 VPIF 接口；

（2）连接仿真器和电脑的USB接口；

（3）将拨码开关拨到DEBUG模式01111，连接实验箱电源，拨动电源开关上电。

3、软件操作

（1）导入工程，选择Demo文件夹下的对应工程；

（2）编译工程；

（3）将CCS连接实验箱并加载程序；

（4）点击运行程序；

（5）在LCD屏幕上会显示摄像头采集的图像，并显示帧率；

（6）实验结束后，先点击黄色按钮暂停程序运行，再点击红色按钮退出CCS与实验箱的连接，最后实验箱断电即可。