一、硬件资源

OV7725添加了一个型号为AL422B的FIFO，英文全称为：First in first out。用于缓冲数据，AL422B的本质是一种RAM存储器，容量大小为393216字节，支持同时写入和读取。

这就是FIFO的原理图了：

以下是它的引脚功能图：

1、写时序

在写时序中，当 WE 管脚为低电平时，FIFO 写入处于使能状态，随着读时钟 WCK 的运转， DI[0:7]表示的数据将会就会按地址递增的方式存入 FIFO；当 WE 管脚为高电平时，关闭输入，DI[0:7]的数据不会被写入 FIFO。 在控制写入数据时，一般会先控制写指针作一个复位操作：把 WRST 设置为低电平，写指针会复位到 FIFO 的 0 地址，然后 FIFO 接收到的数据会从该地址开始按自增的方式写入。

2、读时序

FIFO 的读时序类似，不过读使能由两个引脚共同控制，即 OE 和 RE 引脚均为低电平时，输出处于使能状态，随着读时钟 RCK 的运转，在数据输出管脚 DO[0:7]就会按地址递增的方式输出数据。类似地，在控制读出数据时，一般会先控制读指针作一个复位操作：把 RRST 设置为低电平，读指针会复位到 FIFO 的 0 地址，然后 FIFO 数据从该地址开始按自增的方式输出。

二、摄像头的驱动原理
OV7725中包含有FIFO，所以外部控制器驱动摄像头时，需要协调好FIFIO与OV7725之间的关系。

摄像头引出的接口包含了 OV7725 传感器及 FIFO 的混合引脚，外部的控制器使用这些引脚即可驱动摄像头。如下图：

1、摄像头的引出接口
（1）与 OV7725 传感器像素输出相关的 PCLK 和 D[0:7]并没有引出，因为这些引脚被连接到了 FIFO 的输入部分，OV7725 的像 素输出时序与 FIFO 的写入数据时序是一致的，所以在 OV7725 时钟 PCLK 的驱动下，它输出的数据会一个字节一个字节地被 FIFO 接收并存储起来。
（2）其中最为特殊的是 WEN 引脚，它与 OV7725 的 HREF 连接到一个与非门的输入，与非门的输出连接到 FIFO 的 WE 引脚，因此，当 WEN 与 HREF 均为高电平时，FIFO 的 WE为低电平，此时允许 OV7725 向 FIFO 写入数据。
(3)外部控制器通过控制 WEN 引脚，可防止 OV7725 覆盖了还未被控制器读出的旧 FIFO数据。另外，在 OV7725 输出时序中，只有当 HREF 为高电平时，PCLK 驱动下 D[0:7]线表示的才是有效像素数据，因此，利用 HREF 控制 FIFO 的 WE 可以确保只有有效数据才被写入到 FIFO 中。

2、配合摄像头的原理图，以及OV7725、FIFO的时序，可以总结出摄像头菜鸡数据的过程如下：
（1）利用 SIO_C、SIO_D 引脚通过 SCCB 协议向 OV7725 的寄存器写入初始化配置；

（2）初始化完成后，OV7725 传感器会使用 VGA 时序输出图像数据，它的 VSYNC 会首先输出帧有效信号（低电平跳变），当外部的控制器（如 STM32）检测到该信 号时，把 WEN 引脚设置为高电平，并且使用 WRST 引脚复位 FIFO 的写指针到 0 地址；

（3）随着 OV7725 继续按 VGA 时序输出图像数据，它在传输每行有效数据时， HREF引脚都会持续输出高电平，由于 WEN 和 HREF 同时为高电平输入至与非门，使 得其连接到 FIFO WE 引脚的输出为低电平，允许向 FIFO 写入数据，所以在这期
间，OV7725 通过它的 PCLK 和 D[0:7]信号线把图像数据存储到 FIFO 中，由于前
面复位了写指针，所以图像数据是从 FIFO 的 0 地址开始记录的；

（4）各行图像数据持续传输至 FIFO，受 HREF 控制的 WE 引脚确保了写入到 FIFO 中的都是有效的图像数据，OV7725 输出完一帧数据时，VSYNC 会再次输出帧有效
信号，表示一帧图像已输出完成；

（5）控制器检测到上述 VSYNC 信号后，可知 FIFO 中已存储好一帧图像数据，这时控制 WEN 引脚为低电平，使得 FIFO 禁止写入，防止 OV7725 持续输出的下一帧数据覆盖当前 FIFO 数据；

（6）控制器使用 RRST 复位读指针到 FIFO 的 0 地址，然后通过 FIFO 的 RCLK 和DO[0:7]引脚，从 0 地址开始把 FIFO 缓存的整帧图像数据读取出来。在这期间，OV7725 是持续输出它采集到的图像数据的，但由于禁止写入 FIFO，这些数据被丢弃了；

（7）控制器使用 WRST 复位写指针到 FIFO 的 0 地址，然后等待新的 VSYNC 有效信号到来，检测到后把 WEN 引脚设置为高电平，恢复 OV7725 向 FIFO 的写入权限，OV7725 输出的新一帧图像数据会被写入到 FIFO 的 0 地址中，重复上述过程。

二、测试功能

源码地址：https://gitee.com/ramcu/cpk_examples/tree/main/cpkexp_ekra8x1/ceu_cpkexp_ra8d1_ep

编译和下载流程可以参考我上一个帖子，这里就不再重复赘述了。

代码分析：

1. 函数整体结构

hal_entry 是嵌入式系统（通常基于 Renesas FSP 框架）的硬件抽象层（HAL）入口函数，相当于程序的主函数。代码分为三个部分：

• 初始化硬件模块
• 主循环（while(1)）处理图像数据并显示
• 安全模式相关（可选）

2. 初始化阶段

（1）基础硬件初始化

fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
bsp_sdram_init();  // 初始化SDRAM（用于存储图像数据等）

• bsp_sdram_init()：初始化外部 SDRAM，为图像数据（如摄像头采集的帧数据）提供存储空间。

（2）I2C 主机初始化

err = R_IIC_MASTER_Open(&g_i2c_master1_ctrl, &g_i2c_master1_cfg);
if(err != FSP_SUCCESS){
    APP_PRINT( "** IIC MASTER Open API failed ** \r\n");
}

• R_IIC_MASTER_Open：通过 FSP 库函数初始化 I2C 主机控制器（g_i2c_master1_ctrl），配置参数由 g_i2c_master1_cfg 定义。
• 作用：I2C 是摄像头（如 OV7725、OV5640）的常用通信接口，用于配置摄像头寄存器（如分辨率、输出格式等）。

（3）摄像头初始化（条件编译）

#if 1  // 宏定义为1时启用OV7725，为0时启用OV5640
    err = ov7725_open();  // 初始化OV7725摄像头
    if(err != FSP_SUCCESS){
        APP_PRINT( "** ov7725_open API failed ** \r\n");
    }
    OV7725_Window_Set(VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT, 1);  // 设置输出窗口为VGA分辨率
#else
    ov5640_init();  // 初始化OV5640摄像头
    ov5640_set_output_format(OV5640_OUTPUT_FORMAT_RGB565);  // 输出格式设为RGB565
    ov5640_auto_focus_init();  // 初始化自动对焦
    ov5640_set_output_size(VGA_WIDTH,VGA_HEIGHT);  // 输出尺寸设为VGA
    ov5640_set_exposure_level(OV5640_EXPOSURE_LEVEL_8);  // 设置曝光等级
#endif

• 功能：根据宏定义选择初始化 OV7725 或 OV5640 摄像头，配置输出分辨率（VGA：640x480）、格式等参数。
• 注意：OV7725 和 OV5640 是常用的 CMOS 图像传感器，支持不同的分辨率和功能（如 OV5640 支持自动对焦）。

（4）CEU 初始化

err = ceu_init(g_image_vga_sram, VGA_WIDTH, VGA_HEIGHT);
if(err != FSP_SUCCESS ){
    APP_PRINT( "** ceu_init API failed ** \r\n");
}

• ceu_init：初始化 CEU（Camera Electronics Unit，摄像头电子单元），用于处理摄像头输出的原始图像数据（如格式转换、裁剪等）。
• g_image_vga_sram：存储 VGA 分辨率图像数据的缓冲区（位于 SDRAM）。

（5）图形系统与显示接口初始化

graphics_init();  // 初始化图形系统（可能用于图像绘制、格式转换等）
mipi_dsi_entry();  // 初始化MIPI DSI接口（用于驱动显示屏，如LCD）
gp_frame_buffer = gp_single_buffer;  // 初始化帧缓冲区指针（指向第一个缓冲区）

• mipi_dsi_entry：MIPI DSI 是显示屏的高速接口，用于将图像数据传输到屏幕。
• gp_frame_buffer：帧缓冲区指针，用于双缓冲显示（避免画面闪烁）。

3. 主循环（while (1)）

主循环持续采集图像、处理并输出到显示屏，核心步骤如下：

（1）双缓冲切换

gp_frame_buffer = (gp_frame_buffer == gp_single_buffer) ? gp_double_buffer : gp_single_buffer;

• 切换帧缓冲区（双缓冲机制）：当前使用的缓冲区和待写入的缓冲区交替，避免显示时画面撕裂。

（2）CEU 图像处理

err = ceu_operation(g_image_vga_sram);
if(err != FSP_SUCCESS ){
    APP_PRINT( "** ceu_operation API failed ** \r\n");
}

• ceu_operation：CEU 执行实际的图像处理（如从摄像头获取数据、存储到 g_image_vga_sram 缓冲区）。

（3）图像绘制到帧缓冲区

#if(0)  // 宏为0时直接使用原始数据，为1时进行YUV转RGB
    yuv422_to_rgb565(...);  // YUV422格式转RGB565（摄像头常用YUV格式，显示屏常用RGB）
    graphics_draw_frame(...);  // 将转换后的RGB数据绘制到帧缓冲区
#else
    graphics_draw_frame(&g_image_vga_sram[0], (uint8_t*) gp_frame_buffer, ...);  // 直接绘制原始数据
#endif

• 功能：将摄像头采集的图像数据（可能是 YUV 格式）绘制到当前帧缓冲区。
• 条件编译：可选择是否进行 YUV 到 RGB 的格式转换（取决于摄像头输出格式和显示屏要求）。

（4）更新显示屏并等待垂直同步

R_GLCDC_BufferChange (&g_display_ctrl, (uint8_t*) gp_frame_buffer, DISPLAY_FRAME_LAYER_1);
g_vsync_flag = RESET_FLAG;
while (g_vsync_flag);  // 等待垂直同步信号（Vsync）

• R_GLCDC_BufferChange：通知 GLCDC（图形 LCD 控制器）切换到新的帧缓冲区，准备显示新画面。
• 等待 Vsync：确保在显示屏完成一帧刷新后再更新缓冲区，避免画面撕裂。

三、测试效果