基于STM32F407的圖像遠(yuǎn)程采集終端

本文闡述一種基于STM32F407的圖像遠(yuǎn)程采集終端，分別從終端采集硬件設(shè)計和終端采集軟件設(shè)計兩方面進(jìn)行論述，并借助實驗驗證該采集終端的有效性和合理性。

1、終端采集硬件設(shè)計

系統(tǒng)的主體框圖如圖1所示，它主要由STM32F407芯片、OV7670CMOS圖像傳感器和上位機(jī)軟件等幾個重要部分組成。STM32F407是整個遠(yuǎn)程采集終端的核心，起到了承上啟下的關(guān)鍵作用，一方面它將完成底層信號的獲取和預(yù)處理，另一方面它將通過網(wǎng)絡(luò)將采集到的彩色圖像數(shù)據(jù)實時傳送到上位機(jī)，本文將重點介紹這兩部分的內(nèi)容。

圖1 ?系統(tǒng)主體框圖

1．1、STM32F407與OV7670的硬件連接

在圖2中，利用STM32F407的PH9～PH12、PH14，PI4、PI6、PI7接口接收OV7670經(jīng)DCMI接口輸出的8位圖像數(shù)據(jù)。OV7670的SIO＿C和SIO＿D接口分別與STM32F407PF8、PF9引腳相連，通過該接口實現(xiàn)對攝像頭的初始化配置。OV7670CMOS攝像頭配置COM7寄存器實現(xiàn)采集到的是RGB565的16位圖像數(shù)據(jù)，通過DMA將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀D像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng)垂直同步中斷到來時表示緩沖區(qū)中已存滿一幀圖像數(shù)據(jù)，控制器取出圖像數(shù)據(jù)緩沖去的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的處理，然后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。攝像頭與STM32F407的連接圖如圖2所示：

圖2 ?OV7670與STM32F407連接電路圖

1．2、STM32F407以太網(wǎng)通信接口電路

以太網(wǎng)通信接口模塊是由CPU所內(nèi)置的以太網(wǎng)MAC、專用10／100MPHYLAN8720A、HR11105A以及RJ45網(wǎng)口組成。以太網(wǎng)物理層器件LAN8720A作為TCP／IP協(xié)議的物理層器件。HR911105A為RJ45網(wǎng)絡(luò)接口器件。當(dāng)上位機(jī)PC有數(shù)據(jù)要求時，數(shù)據(jù)請求指令首先通過雙絞線、HR911105A和STM32F407的以太網(wǎng)模塊進(jìn)入控制器，指令數(shù)據(jù)在其內(nèi)部進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換至SPI格式，然后通過SPI總線送至STM32F407，在STM32F407內(nèi)實現(xiàn)SPI格式數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。完成IP封裝后的數(shù)據(jù)經(jīng)過STM32F407的以太網(wǎng)模塊、LAN8720A及HR911105A接口和雙絞線傳送至上位機(jī)。芯片引腳連接圖如圖3。

圖3 ?LAN8720A與STM32F407硬件連接電路示意圖

2、終端采集軟件設(shè)計

軟件設(shè)計主要包括在STM32F407上實現(xiàn)TCP／IP協(xié)議并與上位機(jī)通信，控制OV7670CMOS圖像傳感器實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集和傳輸?shù)裙ぷ?。STM32F407程序設(shè)計在KeiluVision4環(huán)境下實現(xiàn)，主要包括以下兩部分：一是OV7670完成模擬信號的采集；二是遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的實現(xiàn)。本文主要介紹STM32F407程序的實現(xiàn)方法。

2．1、OV7670完成模擬信號的采集

在圖像采集軟件設(shè)計中，對系統(tǒng)各個部分的初始化是最為關(guān)鍵的一步，只有對各部分初始化成功以后，才能實現(xiàn)圖像采集功能。圖像采集初始化程序主要包括對系統(tǒng)時鐘、SCCB接口、DMA、DCMI接口、OV7670攝像頭等的初始化。在系統(tǒng)初始化設(shè)置成功以后，微控制器不斷監(jiān)測VSYNC信號電平變化，根據(jù)VSYNC產(chǎn)生的中斷情況，控制對數(shù)據(jù)的讀取。終端圖像采集程序流程圖如圖4所示：

圖4 ?圖像采集程序流程圖

（1）設(shè)置SCCB的相關(guān)參數(shù)

由于對攝像頭工作參數(shù)的配置主要通過SCCB來實現(xiàn)，因此，在系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計時，首先設(shè)計SCCB相關(guān)程序，進(jìn)而通過SCCB設(shè)置攝像頭的相關(guān)參數(shù)。SCCB設(shè)計的重要函數(shù)如下。

voidsccb＿bus＿init（void）

{

GPIO＿InitTypeDefGPIO＿InitStructure;//結(jié)構(gòu)體初始化

RCC＿AHB1PeriphClockCmd（RCC＿AHB1Periph＿GPIOF，ENABLE）;//使能GPIOF時鐘

GPIO＿InitStructure．GPIO＿Pin＝GPIO＿Pin＿8｜GPIO＿Pin＿9;//SCCB＿SIC:PE2、SCCB＿SID:PE3

GPIO＿InitStructure．GPIO＿M(jìn)ode＝GPIO＿M(jìn)ode＿OUT;//設(shè)置為輸出

GPIO＿InitStructure．GPIO＿OType＝GPIO＿OType＿PP;//設(shè)置為推免模式

GPIO＿InitStructure．GPIO＿PuPd＝GPIO＿PuPd＿UP;//懸浮模式

GPIO＿InitStructure．GPIO＿Speed＝GPIO＿Speed＿50MHz;//50MHz時鐘頻率

GPIO＿Init（GPIOF，＆GPIO＿InitStructure）;}

（2）OV7670的寄存器的配置

在完成SCCB初始化、起始與停止等相關(guān)程序后，配置OV7670寄存器完成工作參數(shù)的設(shè)置，包括顯示模式、輸出格式、增益控制等。OV7670的寄存器配置如下：

constuint8＿tOV7670＿reg［OV7670＿REG＿NUM］［2］＝{

{0x12，0x14};//設(shè)為VGA顯示模式

{0x40，0xd0};//RGB565輸出格式

{0x3e，0x00};//PCLK不分頻

{0x71，0x00};//非測試模式

／*圖像分辨率的配置*／

{0x32，0x80}，

{0x17，0x16}，

{0x18，0x04}，

{0x19，0x02}，

{0x1a，0x7a}，

{0x03，0x03}，．．．．．．}