s3c2440的攝像接口應用
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s3c2440僅僅提供了一個攝像接口，因此要實現其功能，還需要攝像頭。在這里，我們使用OV9650。OV9650內部有大量的寄存器需要配置，這就需要另外的數據接口。OV9650的數據接口稱為SCCB（串行攝像控制總線），它由兩條數據線組成：一個是用于傳輸時鐘信號的SIO_C，另一個是用于傳輸數據信號的SIO_D。SCCB的傳輸協議與IIC的極其相似，只不過IIC在每傳輸完一個字節后，接收數據的一方要發送一位的確認數據，而SCCB一次要傳輸9位數據，前8位為有用數據，而第9位數據在寫周期中是Don’t-Care位（即不必關心位），在讀周期中是NA位。SCCB定義數據傳輸的基本單元為相（phase），即一個相傳輸一個字節數據。SCCB只包括三種傳輸周期，即3相寫傳輸周期（三個相依次為設備從地址，內存地址，所寫數據），2相寫傳輸周期（兩個相依次為設備從地址，內存地址）和2相讀傳輸周期（兩個相依次為設備從地址，所讀數據）。當需要寫操作時，應用3相寫傳輸周期，當需要讀操作時，依次應用2相寫傳輸周期和2相讀傳輸周期。因此SCCB一次只能讀或寫一個字節。下面我們就用s3c2440的IIC總線接口分別與OV9650的SIO_C和SIO_D相連接來實現SCCB的功能。具體的讀、寫函數為：
//配置IIC接口
rGPEUP = 0xc000;//上拉無效
rGPECON = 0xa0000000;//GPE15：IICSDA，GPE14：IICSCL
//IIC中斷
void __irq IicISR(void)
{
rSRCPND |= 0x1<<27;
rINTPND |= 0x1<<27;
flag = 0;
}
//寫操作
//輸入參數分別為要寫入的內存地址和數據
void Wr_SCCB(unsigned char wordAddr, unsigned char data)
{
//3相寫傳輸周期
//寫OV9650設備從地址字節
flag =1;
rIICDS =0x60;//OV9650設備從地址為0x60
rIICSTAT = 0xf0;
rIICCON &= ~0x10;
while(flag == 1)
delay(100);
//寫OV9650內存地址字節
flag = 1;
rIICDS = wordAddr;
rIICCON &= ~0x10;
while(flag)
delay(100);
//寫具體的數據字節
flag = 1;
rIICDS = data;
rIICCON &= ~0x10;
while(flag)
delay(100);
rIICSTAT = 0xd0;//停止位
rIICCON = 0xe3;//為下一次數據傳輸做準備
delay(100);
}
//讀操作
//參數分別為要讀取的內存地址和數據
void Rd_SCCB (unsigned char wordAddr,unsigned char *data)
{
unsigned char temp;
//2相寫傳輸周期
//寫入OV9650設備從地址字節
flag =1;
rIICDS = 0x60;
rIICSTAT = 0xf0;
rIICCON &= ~0x10;
while(flag)
delay(100);
//寫入內存地址字節
flag = 1;
rIICDS = wordAddr;
rIICCON &= ~0x10;
while(flag)
delay(100);
rIICSTAT = 0xd0;//停止位
rIICCON = 0xe3;//為下一次數據傳輸做準備
delay(100);
//2相讀傳輸周期
//寫入OV9650設備從地址字節
flag = 1;
rIICDS = 0x60;
rIICSTAT = 0xb0;
rIICCON &= ~0x10;
while (flag)
delay(100);
//讀取一個無用字節
flag = 1;
temp = rIICDS;
rIICCON &= ~((1<<7)|(1<<4));
while(flag)
delay(100);
//讀取數據
flag = 1;
*data= rIICDS;
rIICCON &= ~((1<<7)|(1<<4));
while(flag)
delay(100);
rIICSTAT = 0x90;//停止位
rIICCON = 0xe3;//為下一次傳輸做準備
delay(100);
}
當然我們也可以用兩個通用IO口來模擬SCCB總線，下面我們給出具體的程序，其中GPE15為SIO_D，GPE14為SIO_C。
#define CLOCK_LOW()(rGPEDAT&=(~(1<<14)))//時鐘信號低
#define CLOCK_HIGH()(rGPEDAT|=(1<<14))//時鐘信號高
#define DATA_LOW()(rGPEDAT&=(~(1<<15)))//數據信號低
#define DATA_HIGH()(rGPEDAT|=(1<<15))//數據信號高
//配置IO
rGPEUP = 0xc000;//上拉無效
rGPECON = 5<<28;//GPE15為SIO_D，GPE14為SIO_C，都為輸出
void delay(int a)
{
int k;
for(k=0;k;
}
//啟動SCCB
void __inline SCCB_start(void)
{
CLOCK_HIGH();
DATA_HIGH();
delay(10);
DATA_LOW();
delay(10);
CLOCK_LOW();
delay(10);
}
//結束SCCB
void __inline SCCB_end(void)
{
DATA_LOW();
delay(10);
CLOCK_HIGH();
delay(10);
DATA_HIGH();
delay(10);
}
//SCCB發送一個字節
void __inline SCCB_sendbyte(unsigned char data)
{
int i=0;
//并行數據轉串行輸出，串行數據輸出的順序為先高位再低位
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接收一個字節
void __inline SCCB_receivebyte(unsigned char *data)
{
int i=0;
int svalue=0;
int pvalue = 0;
rGPECON = 1<<28;//把GPE15輸出改變為輸入
//串行數據轉并行輸入，高位在前
for(i=7;i>=0;i--)
{
CLOCK_HIGH();
delay(10);
svalue = rGPEDAT>>15;
CLOCK_LOW();
delay(10);
pvalue |= svalue <
rGPECON =5<<28;//再把GPE15改回為輸出
//第9位，N.A.
DATA_HIGH();
delay(10);
CLOCK_HIGH();
delay(10);
CLOCK_LOW();
delay(10);
*data = pvalue &0xff;
}
//寫操作
void SCCB_senddata(unsigned char subaddr, unsigned char data)
{
//3相寫傳輸周期
SCCB_start();//啟動SCCB
SCCB_sendbyte(0x60);//OV9650設備從地址，寫操作
SCCB_sendbyte(subaddr);//設備內存地址
SCCB_sendbyte(data);//寫數據字節
SCCB_end();//結束SCCB
delay(20);
}
//讀操作
unsigned char SCCB_receivedata(unsigned char subaddr)
{
unsigned char temp;
//2相寫傳輸周期
SCCB_start();//啟動SCCB
SCCB_sendbyte(0x60);//OV9650設備從地址，寫操作
SCCB_sendbyte(subaddr);//設備內存地址
SCCB_end();//結束SCCB
//2相讀傳輸周期
SCCB_start();//啟動SCCB
SCCB_sendbyte(0x61);//OV9650設備從地址，讀操作
SCCB_receivebyte(&temp);//讀字節
SCCB_end();//結束SCCB
return temp;
}
OV9650的寄存器較多，要想配置好這些寄存器是需要花費一些精力的。下面數組給出了一個VGA（640×480）模式下YUV彩色空間的配置例子，括號內第一個元素表示寄存器地址，第二個元素表示要寫入的數據。
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有兩個只讀寄存器——0x1C和0x1D，用于存放廠家ID，數據分別為0x7F和0xA2，我們可以通過讀取它們來判斷s3c2440是否連接了OV9650。當確認連接了OV9650后，我們就可以把上面的那個數組寫入OV9650內，如下所示。在這里我們總是認為s3c2440連接了OV9650。
void config_ov9650(void)
{
unsigned char temp;
int i;
//讀取OV9650廠商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;
}
//復位所有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，我們是用循環語句讀取OV9650的寄存器0x1C和0x1D的，之所以這樣，是為了防止只讀取一次時，會有讀取不正確的現象發生。而一旦正確讀取了廠商ID信息，再讀寫OV9650寄存器，一般就不會發生讀寫的錯誤。
下面就介紹s3c2440攝像接口的相關配置。攝像接口有兩個相互獨立的DMA通道——P通道（預覽通道）和C通道（編解碼通道）。P通道主要是存儲用于視頻顯示的RGB圖像數據，C通道主要是存儲用于編解碼的YCbCr圖像數據。在這里我們主要是把OV9650采集到的視頻信息實時顯示在LCD上，因此只介紹P通道的用法。
設置s3c2440攝像接口一個很重要的步驟就是設置視頻尺寸大小。我們把由OV9650采集到的視頻尺寸稱為源，即源水平尺寸和源垂直尺寸，其中源水平尺寸必須是8的整數倍。這個尺寸是通過配置OV9650的相關寄存器實現的。我們把這兩個值分別放入輸入源格式寄存器CISRCFMT的第16位至第28位，和第0位至第12位內，例如通過OV9650，采集的到的視頻尺寸為640×480，則把640和480分別放入寄存器CISRCFMT中的相應位置即可。我們把實際顯示的視頻尺寸稱為目標，即目標水平尺寸和目標垂直尺寸，這里這個尺寸就是LCD的尺寸。我們把這兩個值分別放入預覽DMA目標圖像格式寄存器CIPRTRGFMT的第16位至第28位，和第0位至第12位內，例如LCD的尺寸為320×240，則把320和240分別放入寄存器CIPRTRGFMT中的相應位置即可。另外還需要把這兩個值的乘積放入預覽縮放目標面積寄存器CIPRTAREA內。源尺寸和目標尺寸往往是不一樣大小的，那么可能還需要設置偏移量，即水平偏移量和垂直偏移量，應該把這兩個值分別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位內，其中這個寄存器的第31位用于控制是否需要設置偏移量，當偏移量為0或不需要設置偏移量時，這一位應為0，否則為1。顯然，通過源尺寸、目標尺寸和偏移量的設置，可以實現被攝像物體的縮放效果。當然，要實現這種縮放效果，還需要配置預覽預縮放比例控制寄存器CIPRSCPRERATIO、預覽預縮放距離格式寄存器CIPRSCPREDST和預覽主縮放控制寄存器CIPRSCCTRL，這些寄存器的相關參數是通過計算得到的，數據手冊上有詳細的說明，而且還有標準的函數可以調用，因此在這里就不過多介紹。
前面已經介紹過，攝像接口都是通過DMA實現數據交換的。s3c2440能夠在內存中各開辟四塊乒乓存儲區域，用于實現P通道和C通道的快速數據傳遞。在P通道中，寄存器CIPRCLRSA1、CIPRCLRSA2、CIPRCLRSA3和CIPRCLRSA4分別用于表示這四塊內存的首地址。另外在DMA數據傳遞中，還要讓DMA知道如何進行傳遞，即一次傳輸多少個字節，這需要設置預覽DMA控制相關寄存器CIPRCTRL的主突發長度和剩余突發長度，這兩個值也可以通過調用標準函數來求得。另外在完成每一幀視頻采集后，會觸發一個視頻中斷。
下面就給出一段具體的程序，利用OV9650實時地在LCD上顯示視頻，并通過UART來控制視頻，讓視頻圖像放大，縮小，以及實現照相的功能（讓圖像定格在LCD上）。
…………
int com;
…………
//計算主突發長度和剩余突發長度，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;
}
}
//計算預縮放比率及移位量，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;
}
}
//攝像接口初始化
//輸入參數分別為預覽目標寬和高（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;
//判斷是否需要設置偏移量
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;
//判斷尺寸是放大還是縮小
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極性反轉，外部攝像處理器輸入
rCIWDOFST = (1<<30)|(0xf<<12);//清FIFO溢出
rCIWDOFST = 0;//恢復正常模式
rCIWDOFST=(WinOfsEn<<31)|(WinHorOffset<<16)|(WinVerOffset);//設置偏移量
rCISRCFMT=(1<<31)|(0<<30)|(0<<29)|(640/*源水平尺寸*/<<16)|(0<<14)|(480/*源垂直尺寸*/);
//設置內存首地址，因為是直接顯示，所以設置為LCD緩存數組首地址
rCIPRCLRSA1 = (U32)LCD_BUFFER;
rCIPRCLRSA2 = (U32)LCD_BUFFER;
rCIPRCLRSA3 = (U32)LCD_BUFFER;
rCIPRCLRSA4 = (U32)LCD_BUFFER;
//設置目標尺寸，并且不進行鏡像和旋轉處理
rCIPRTRGFMT=(PrDstWidth<<16)|(0<<14)|(PrDstHeight);
//計算并設置突發長度
CalculateBurstSize(PrDstWidth*2, &MainBurstSizeRGB, &RemainedBurstSizeRGB);
rCIPRCTRL=(MainBurstSizeRGB<<19)|(RemainedBurstSizeRGB<<14);
//計算水平和垂直縮放比率和位移量，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<
//設置縮放所需的各類參數
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);
//設置面積
rCIPRTAREA= PrDstWidth*PrDstHeight;
}
//攝像中斷，在這里，除了清中斷標志，沒有其他操作
void __irq CamIsr(void)
{
rSUBSRCPND |= 1<<12;
rSRCPND |= 1<<6;
rINTPND |= 1<<6;
}
//UART中斷
void __irq uartISR(void)
{
unsigned char ch;
rSUBSRCPND |= 0x3;
rSRCPND = 0x1<<28;
rINTPND = 0x1<<28;
ch = rURXH0; //接收字節數據
switch(ch)
{
case 0x11://正常顯示視頻
com=1;
break;
case 0x22://定格圖像
com=2;
break;
case 0x33://放大尺寸
com=3;
break;
case 0x44://縮小尺寸
com =4;
break;
}
rUTXH0 = ch;
}
void Main(void)
{
int HOffset,VOffset;
//初始化UPLL，以得到OV9650的系統時鐘
rUPLLCON = (56<<12) | (2<<4) | 1;//UPLL為96MHz
rCLKDIVN |= (1<<3);//UCLK = UPLL/2=48MHz
rCAMDIVN = (rCAMDIVN & ~(0xf))|(1<<4)|(2);//設置攝像接口時鐘分頻
…………
LCD_Init();//初始化LCD，其中LCD的顯示格式為24位RGB格式
rLCDCON1|=1;//開啟LCD
//配置攝像接口引腳
rGPJCON = 0x2aaaaaa;
rGPJDAT = 0;
rGPJUP = 0;//上拉使能
//硬件復位攝像頭
rGPJDAT |= 1<<12;
delay(100);
rGPJDAT &= ~(1<<12);
//軟件復位攝像接口
rCIGCTRL |= (1<<31);
delay(100);
rCIGCTRL &= ~(1<<31);
delay(100);
//軟件復位攝像頭
rCIGCTRL |= (1<<30);
delay(300);
rCIGCTRL &= ~(1<<30);
delay(20000);
config_ov9650();//配置OV9650寄存器
HOffset=0;
VOffset=0;
//初始化攝像接口
CamInit(320,240,HOffset,VOffset);
//開啟攝像接口中斷，
rSUBSRCPND |= 1<<12;
rSRCPND |= 1<<6;
rINTPND |= 1<<6;
rINTSUBMSK &= ~(1<<12);
rINTMSK &= ~(1<<6);
pISR_CAM = (U32)CamIsr;
rCIPRSCCTRL|=(1<<15);//預覽縮放開啟
rCIIMGCPT =(1<<31)|(1<<29);//預覽縮放捕捉使能
com=0;
while(1)
{
switch(com)
{
case 1://正常顯示
com=0;
rCIPRSCCTRL|=(1<<15);
rCIIMGCPT =(1<<31)|(1<<29);
break;
case 2://定格圖像
com=0;
rCIPRSCCTRL&=~(1<<15);
rCIIMGCPT &=~((1<<31)|(1<<29));
break;
case 3://放大視頻
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://縮小視頻
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;
}
}
}
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