「ALIENTEK 阿波罗 STM32F767 开发板资料连载」第四十三章 摄像头实验

1）实验平台：alientek 阿波罗 STM32F767 开发板
2）摘自《STM32F7 开发指南(HAL 库版)》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子


第四十三章 摄像头实验
ALIENTEK 阿波罗 STM32F767 开发板具有 DCMI 接口，并板载了一个摄像头接口（P7），
该接口可以用来连接 ALIENTEK OV5640/OV2640 等摄像头模块。本章，我们将使用 STM32
驱动 ALIENTEK OV5640 摄像头模块，实现摄像头功能。本章分为如下几个部分：
43.1 OV5640&DCMI 简介
43.2 硬件设计
43.3 软件设计
43.4 下载验证
43.1 OV5640&DCMI 简介
本节将分为两个部分，分别介绍 OV5640 和 STM32F767 的 DCMI 接口。另外，所有 OV5640
的相关资料，都在光盘：A 盘7，硬件资料OV5640 资料 文件夹里面。
43.1.1 OV5640 简介
OV5640 是 OV（OmniVision）公司生产的一颗 1/4 寸的 CMOS QSXGA（2592*1944）图像
传感器，提供了一个完整的 500W 像素摄像头解决方案，并且集成了自动对焦（AF）功能，具
有非常高的性价比。
该传感器体积小、工作电压低，提供单片 QSXGA 摄像头和影像处理器的所有功能。通过
SCCB 总线控制，可以输出整帧、子采样、缩放和取窗口等方式的各种分辨率 8/10 位影像数据。
该产品 QSXGA 图像最高达到 15 帧/秒（1080P 图像可达 30 帧，720P 图像可达 60 帧，QVGA
分辨率时可达 120 帧）。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能
过程包括伽玛曲线、白平衡、对比度、色度等都可以通过 SCCB 接口编程。OmmiVision 图像
传感器应用独有的传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、拖尾、浮散
等，提高图像质量，得到清晰稳定的彩色图像。
OV5640 的特点有：
 采用 1.4μm*1.4μm 像素大小，并且使用 OmniBSI 技术以达到更高性能（高灵敏度、
低串扰和低噪声）
 自动图像控制功能：自动曝光（AEC）、自动白平衡（AWB）、自动消除灯光条纹、自
动黑电平校准（ABLC）和自动带通滤波器（ABF）等。
 支持图像质量控制：色饱和度调节、色调调节、gamma 校准、锐度和镜头校准等
 标准的 SCCB 接口，兼容 IIC 接口
 支持 RawRGB、RGB(RGB565/RGB555/RGB444)、CCIR656、YUV(422/420)、YCbCr
（422）和压缩图像（JPEG）输出格式
 支持 QSXGA（500W）图像尺寸输出，以及按比例缩小到其他任何尺寸
 支持闪光灯
 支持图像缩放、平移和窗口设置
 支持图像压缩，即可输出 JPEG 图像数据
 支持数字视频接口（DVP）和 MIPI 接口
 支持自动对焦
 自带嵌入式微处理器
OV5640 的功能框图图如图 43.1.1.1 所示：



图 43.1.1.1 OV5640 功能框图
其中 image array 部分的尺寸，OV5640 的官方数据并没有给出具体的数字，其最大的有效
输出尺寸为：2592*1944，即 500W 像素，我们根据官方提供的一些应用文档，发现其设置的 image
array 最大为：2632*1951，所以，在接下来的介绍，我们设定其 image array 最大为 2632*1951。
1，DVP 接口说明
OV5640 支持数字视频接口（DVP）和 MIPI 接口，因为我们的 STM32F767 使用的 DCMI
接口，仅支持 DVP 接口，所以，OV5640 必须使用 DVP 输出接口，才可以连接我们的阿波罗
STM32 开发板。
OV5640提供一个 10 位 DVP 接口(支持 8 位接法)，其MSB 和 LSB 可以程序设置先后顺序，
ALIENTEK OV5640 模块采用默认的 8 位连接方式，如图 43.1.1.2 所示：



图 43.1.1.2 OV5640 默认 8 位连接方式
OV5640 的寄存器通过 SCCB 时序访问并设置，SCCB 时序和 IIC 时序十分类似，在本章我
们不做介绍，请大家参考光盘《OmniVision Technologies Seril Camera Control Bus(SCCB)
Specification》这个文档。
2，窗口设置说明
接下来，我们介绍一下 OV5640 的：ISP（Image Signal Processor）输入窗口设置、预缩放
窗口设置和输出大小窗口设置，这几个设置与我们的正常使用密切相关，有必要了解一下。他
们的设置关系，如图 43.1.1.3 所示：



图 43.1.4 OV5640 各窗口设置关系
ISP 输入窗口设置（ISP input size）
该设置允许用户设置整个传感器区域（physical pixel size ，2632*1951）的感兴趣部分，也
就是在传感器里面开窗（X_ADDR_ST、Y_ADDR_ST、X_ADDR_END 和 Y_ADDR_END），
开窗范围从 0*0~2632*1951 都可以设置，该窗口所设置的范围，将输入 ISP 进行处理。
ISP 输入窗口，通过：0X3800~0X3807 等 8 个寄存器进行设置，这些寄存器的定义请看：
OV5640_CSP3_DS_2.01_Ruisipusheng.pdf 这个文档（下同）。
预缩放窗口设置（pre-scaling size）
该设置允许用户在 ISP 输入窗口的基础上，再次设置将要用于缩放的窗口大小。该设置仅
在 ISP 输入窗口内进行 x/y 方向的偏移（X_OFFSET/Y_OFFSET）。通过：0X3810~0X3813 等 4
个寄存器进行设置。
输出大小窗口设置（data output size）
该窗口是以预缩放窗口为原始大小，经过内部 DSP 进行缩放处理后，输出给外部的图像窗
口大小。 它控制最终的图像输出 尺寸（ X_OUTPUT_SIZE/Y_OUTPUT_SIZE ）。通过 ：
0X3808~0X380B 等 4 个寄存器进行设置。注意：当输出大小窗口与预缩放窗口比例不一致时，
图像将进行缩放处理（会变形），仅当两者比例一致时，输出比例才是 1:1（正常）。
图 43.1.4 中，右侧 data output size 区域，才是 OV5640 输出给外部的图像尺寸，也就是显
示在 LCD 上面的图像大小。输出大小窗口与预缩放窗口比例不一致时，会进行缩放处理，在
LCD 上面看到的图像将会变形。
3，输出时序说明
接下来，我们介绍一下 OV5640 的图像数据输出时序。首先我们简单介绍一些定义：
QSXGA，这里指：分辨率为 2592*1944 的输出格式，类似的还有：QXGA(2048*1536)、
UXGA(1600*1200)、SXGA(1280*1024)、WXGA+(1440*900)、WXGA(1280*800)、XGA(1024*768)、
SVGA(800*600)、VGA(640*480)、QVGA(320*240)和 QQVGA(160*120)等。
PCLK，即像素时钟，一个 PCLK 时钟，输出一个像素(或半个像素)。
VSYNC，即帧同步信号。
HREF /HSYNC，即行同步信号。
OV5640 的图像数据输出（通过 Y[9:0]）就是在 PCLK，VSYNC 和 HREF/ HSYNC 的控制
下进行的。首先看看行输出时序，如图 43.1.1.5 所示：



图 43.1.1.5 OV5640 行输出时序
从上图可以看出，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 8 位/10 位数据。我们采用 8 位接口，所以每个 PCLK 输出 1 个字节，且在 RGB/YUV
输出格式下，每个 tp=2 个 Tpclk，如果是 Raw 格式，则一个 tp=1 个 Tpclk。比如我们采用 QSXGA
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 2592*2 个 PCLK 周期，输出 2592*2 个字节。
再来看看帧时序（QSXGA 模式），如图 43.1.6 所示：



图 43.1.1.6 OV5640 帧时序
上图清楚的表示了 OV5640 在 QSXGA 模式下的数据输出。我们按照这个时序去读取
OV5640 的数据，就可以得到图像数据。
4，自动对焦（Auto Focus）说明
OV5640 由内置微型控制器完成自动对焦，并且 VCM（Voice Coil Motor，即音圈马达）驱
动器也已集成在传感器内部。微型控制器的控制固件（firmware）从主机下载。当固件运行后，
内置微型控制器从 OV5640 传感器读得自动对焦所需的信息，计算并驱动 VCM 马达带动镜头
到达正确的对焦位置。主机可以通过 IIC 命令控制微型控制器的各种功能。
OV5640 的自动对焦命令（通过 SCCB 总线发送），如表 43.1.1.1 所示：


表 43.1.1.1 OV5640 自动对焦命令
OV5640 内部的微控制器收到自动对焦命令后会自动将 CMD_MAIN（0X3022）寄存器数
据清零，当命令完成后会将 CMD_ACK（0X3023）寄存器数据清零。
自动对焦（AF）过程
① 在第一次进入图像预览的时候（图像可以正常输出时），下载固件（firmware）
② 拍照前，自动对焦，对焦完成后，拍照
③ 拍照完毕，释放马达到初始状态
接下来，我们分别说明。
① 下载固件
OV5640 初始化完成后，就可以下载 AF 自动对焦固件了，其操作和下载初始化参数类似，
AF 固件下载地址为：0X8000，初始化数组由厂家提供（本例程该数组保存在 ov5640af.h 里面），
下载固件完成后，通过检查 0X3029 寄存器的值，来判断固件状态（等于 0X70，说明正常）。
② 自动对焦
OV5640 支持单次自动对焦和持续自动对焦，通过 0X3022 寄存器控制。单次自动对焦过程
如下：
1，将 0X3022 寄存器写为 0X03，开始单点对焦过程。
2，读取寄存器 0X3029，如果返回值为 0X10，代表对焦已完成。
3，写寄存器 0X3022 为 0X06，暂停对焦过程，使镜头将保持在此对焦位置。
其中，前两步是必须的，第三步，可以不要，因为单次自动对焦完成以后，就不会继续自
动对焦了，镜头也就不会动了。
持续自动对焦过程如下：
1， 将 0X22 寄存器写为 0X08，释放马达到初始位置（对焦无穷远）。
2， 将 0X3022 寄存器写为 0X04，启动持续自动对焦过程。
3， 读取寄存器 0X3023，等待命令完成。
4， 当 OV5640 每次检测到失焦时，就会自动进行对焦（一直检测）。
③ 释放马达，结束自动对焦
最后，在拍照完成，或者需要结束自动对焦的时候，我们对在寄存器 0X3022 写入 0X08，
即可释放马达，结束自动对焦。
最后说一下 OV5640 的图像数据格式，我们一般用 2 种输出方式：RGB565 和 JPEG。当输
出 RGB565 格式数据的时候，时序完全就是上面两幅图介绍的关系。以满足不同需要。而当输
出数据是 JPEG 数据的时候，同样也是这种方式输出（所以数据读取方法一模一样），不过 PCLK
数目大大减少了，且不连续，输出的数据是压缩后的 JPEG 数据，输出的 JPEG 数据以：
0XFF,0XD8 开头，以 0XFF,0XD9 结尾，且在 0XFF,0XD8 之前，或者 0XFF,0XD9 之后，会有
不 定 数 量 的 其 他 数 据 存 在 （ 一 般 是 0 ）， 这 些 数 据 我 们 直 接 忽 略 即 可 ， 将 得 到 的
0XFF,0XD8~0XFF,0XD9 之间的数据，保存为.jpg/.jpeg 文件，就可以直接在电脑上打开看到图
像了。
OV5640 自带的 JPEG 输出功能，大大减少了图像的数据量，使得其在网络摄像头、无线视
频传输等方面具有很大的优势。OV5640 我们就介绍到这，关于 OV5640 更详细的介绍，请大
家参考：A 盘7，硬件资料OV5640 资料 OV5640_CSP3_DS_2.01_Ruisipusheng.pdf。
43.1.2 STM32F767 DCMI 接口简介
STM32F767 自带了一个数字摄像头（DCMI）接口，该接口是一个同步并行接口，能够接
收外部 8 位、10 位、12 位或 14 位 CMOS 摄像头模块发出的高速数据流。可支持不同的数据
格式：YCbCr4:2:2/RGB565 逐行视频和压缩数据 (JPEG)。
STM32F767 DCM 接口特点：
● 8 位、10 位、12 位或 14 位并行接口
● 内嵌码/外部行同步和帧同步
● 连续模式或快照模式
● 裁剪功能
● 支持以下数据格式：
1，8/10/12/14 位逐行视频：单色或原始拜尔（Bayer）格式
2，YCbCr 4:2:2 逐行视频
3，RGB 565 逐行视频
4，压缩数据：JPEG
DCMI 接口包括如下一些信号：
1， 数据输入（D[0:13]），用于接摄像头的数据输出，接 OV5640 我们只用了 8 位数据。
2， 水平同步（行同步）输入（HSYNC），用于接摄像头的 HSYNC/HREF 信号。
3， 垂直同步（场同步）输入（VSYNC），用于接摄像头的 VSYNC 信号。
4， 像素时钟输入（PIXCLK），用于接摄像头的 PCLK 信号。
DCMI 接口是一个同步并行接口，可接收高速（可达 54 MB/s）数据流。该接口包含多达
14 条数据线(D13-D0)和一条像素时钟线(PIXCLK)。像素时钟的极性可以编程，因此可以在像素
时钟的上升沿或下降沿捕获数据。
DCMI 接收到的摄像头数据被放到一个 32 位数据寄存器(DCMI_DR)中，然后通过通用
DMA 进行传输。图像缓冲区由 DMA 管理，而不是由摄像头接口管理。
从摄像头接收的数据可以按行/帧来组织（原始 YUV/RGB/拜尔模式），也可以是一系列
JPEG 图像。要使能 JPEG 图像接收，必须将 JPEG 位（DCMI_CR 寄存器的位 3）置 1。
数据流可由可选的 HSYNC（水平同步）信号和 VSYNC（垂直同步）信号硬件同步，或
者通 过数据流中嵌入的同步码同步。
STM32F767 DCMI 接口的框图如图 43.1.2.1 所示：



图 43.1.2.1 DCMI 接口框图
DCMI 接口的数据与 PIXCLK（即 PCLK）保持同步，并根据像素时钟的极性在像素时钟
上升沿/下降沿发生变化。HSYNC（HREF）信号指示行的开始/结束，VSYNC 信号指示帧的开
始/结束。DCMI 信号波形如图 43.1.2.2 所示：



图 43.1.2.2 DCMI 信号波形
上图中，对应设置为：DCMI_PIXCLK 的捕获沿为下降沿，DCMI_HSYNC 和 DCMI_VSYNC
的有效状态为 1，注意，这里的有效状态实际上对应的是指示数据在并行接口上无效时，
HSYNC/VSYNC 引脚上面的引脚电平。
本章我们用到 DCMI 的 8 位数据宽度，通过设置 DCMI_CR 中的 EDM[1:0]=00 设置。此时
DCMI_D0~D7 有效，DCMI_D8~D13 上的数据则忽略，这个时候，每次需要 4 个像素时钟来捕
获一个 32 位数据。捕获的第一个数据存放在 32 位字的 LSB 位置，第四个数据存放在 32 位字
的 MSB 位置 ，捕获数据字节在 32 位字中的排布如表 43.1.2.1 所示：


表 43.1.2.1 8 位捕获数据在 32 位字中的排布
从表 43.1.2.1 可以看出，STM32F767 的 DCMI 接口，接收的数据是低字节在前，高字节在
后的，所以，要求摄像头输出数据也是低字节在前，高字节在后才可以，否则就还得程序上处
理字节顺序，会比较麻烦。
DCMI 接口支持 DMA 传输，当 DCMI_CR 寄存器中的 CAPTURE 位置 1 时，激活 DMA
接口。摄像头接口每次在其寄存器中收到一个完整的 32 位数据块时，都将触发一个DMA 请求。
DCMI 接口支持两种同步方式：内嵌码同步和硬件（HSYNC 和 VSYNC）同步。我们简单
介绍下硬件同步，详细介绍请参考《STM32F7 中文参考手册》第 17.5.3 节。
硬件同步模式下将使用两个同步信号 (HSYNC/VSYNC)。根据摄像头模块/模式的不同，可
能在水平/垂直同步期间内发送数据。由于系统会忽略 HSYNC/VSYNC 信号有效电平期间内接
收的所有数据，HSYNC/VSYNC 信号相当于消隐信号。
为了正确地将图像传输到 DMA/RAM 缓冲区，数据传输将与 VSYNC 信号同步。选择硬
件同步模式并启用捕获（DCMI_CR 中的 CAPTURE 位置 1）时，数据传输将与 VSYNC 信号的
无效电平同步（开始下一帧时）。之后传输便可以连续执行，由 DMA 将连续帧传输到多个连续
的缓冲区或一个具有循环特性的缓冲区。为了允许 DMA 管理连续帧，每一帧结束时都将激活
VSIF（垂直同步中断标志，即帧中断），我们可以利用这个帧中断来判断是否有一帧数据采集
完成，方便处理数据。
DCMI 接口的捕获模式支持：快照模式和连续采集模式。一般我们使用连续采集模式，通
过 DCMI_CR 中的 CM 位设置。另外，DCMI 接口还支持实现了 4 个字深度的 FIFO，配有一
个简单的 FIFO 控制器，每次摄像头接口从 AHB 读取数据时读指针递增，每次摄像头接口向
FIFO 写入数据时写指针递增。因为没有溢出保护，如果数据传输率超过 AHB 接口能够承受的
速率，FIFO 中的数据就会被覆盖。如果同步信号出错，或者 FIFO 发生溢出，FIFO 将复位，
DCMI 接口将等待新的数据帧开始。
关于 DCMI 接口的其他特性，我们这里就不再介绍了，请大家参考《STM32F7 中文参考手
册》第 17 章相关内容。
本章，我们将使用 STM32F767IGT6 的 DCMI 接口连接 ALIENTEK OV5640 摄像头模块，
该模块采用 8 位数据输出接口，自带 24M 有源晶振，无需外部提供时钟，模组支持自动对焦功
能，且支持闪光灯，整个模块只需提供 3.3V 供电即可正常使用。
ALIENTEK OV5640 摄像头模块外观如图 43.1.2.3 所示：


图 43.1.2.3 ALIENTEK OV5640 摄像头模块外观图
模块原理图如图 43.1.2.4 所示：



图 43.1.2.4 ALIENTEK OV5640 摄像头模块原理图
从上图可以看出，ALIENTEK OV5640 摄像头模块自带了有源晶振，用于产生 24M 时钟作
为 OV5640 的 XCLK 输入，模块的闪光灯（LED1&LED2）由 OV5640 的 STROBE 脚控制（可
编程控制）。同时自带了稳压芯片，用于提供 OV5640 稳定的 2.8V 和 1.5V 工作电压，模块通过
一个 2*9 的双排排针（P1）与外部通信，与外部的通信信号如表 43.1.2.2 所示：




表 43.1.2.2 OV5640 模块信号及其作用描述
本章，我们将 OV5640 默认配置为 WXGA 输出，也就是 1280*800 的分辨率，输出信号设
置为：VSYNC 高电平有效，HREF 高电平有效，输出数据在 PCLK 的下降沿输出（即上升沿的
时候，MCU 才可以采集）。这样，STM32F767 的 DCMI 接口就必须设置为：VSYNC 低电平有
效、HSYNC 低电平有效和 PIXCLK 上升沿有效，这些设置都是通过 DCMI_CR 寄存器控制的，
该寄存器描述如图 43.1.2.5 所示：
图 43.1.2.5 DCMI_CR 寄存器各位描述
ENABLE，该位用于设置是否使能 DCMI，不过，在使能之前，必须将其他配置设置好。
FCRC[1:0]，这两个位用于帧率控制，我们捕获所有帧，所以设置为 00 即可。
VSPOL，该位用于设置垂直同步极性，也就是 VSYNC 引脚上面，数据无效时的电平状态，
根据前面说所，我们应该设置为 0。
HSPOL，该位用于设置水平同步极性，也就是 HSYNC 引脚上面，数据无效时的电平状态，
同样应该设置为 0。
PCKPOL，该位用于设置像素时钟极性，我们用上升沿捕获，所以设置为 1。
CM，该位用于设置捕获模式，我们用连续采集模式，所以设置为 0 即可。
CAPTURE，该位用于使能捕获，我们设置为 1。该位使能后，将激活 DMA，DCMI 等待
第一帧开始，然后生成 DMA 请求将收到的数据传输到目标存储器中。注意：该位必须在 DCMI
的其他配置（包括 DMA）都设置好了之后，才设置！！
DCMI_CR 寄存器的其他位，我们就不介绍了，另外 DCMI 的其他寄存器这里也不再介绍，
请大家参考《STM32F7 中文参考手册》第 17.8 节。
最后，我们来看下用 DCMI 驱动 OV5640 的步骤。HAL 库中 DCMI 接口相关的库函数分布
在源文件 stm32f7xx_hal_dcmi.c/stm32f7xx_hal_dcmi_ex.c 以及头文件 stm32f7xx_hal_dcmi.h 中。
1）配置 OV5640 控制引脚，并配置 OV5640 工作模式。
在启动 DCMI 之前，我们先设置好 OV5640。OV5640 通过 OV_SCL 和 OV_SDA 进行寄存
器配置，同时还有 OV_PWDN/OV_RESET 等信号，我们也需要配置对应 IO 状态，先设置
OV_PWDN 为 0，退出掉电模式，然后拉低 OV_RESET 复位 OV5640，之后再设置 OV_RESET
为 1，结束复位，然后就是对 OV5640 的大把寄存器进行配置了。然后，可以根据我们的需要，
设置成 RGB565 输出模式，还是 JPEG 输出模式。
2）配置相关引脚的模式和复用功能（AF13），使能时钟。
OV5640 配置好之后，再设置 DCMI 接口与摄像头模块连接的 IO 口，使能 IO 和 DCMI 时
钟，然后设置相关 IO 口为复用功能模式，复用功能选择 AF13(DCMI 复用)。
DCMI 时钟使能方法：
__HAL_RCC_DCMI_CLK_ENABLE(); //使能 DCMI 时钟
引脚模式配置就是通过 HAL_GPIO_Init 函数来配置，这里就不多说了。
3）配置 DCMI 相关设置，初始化 DCMI 接口。
这一步，主要通过 DCMI_CR 寄存器设置，包括 VSPOL/HSPOL/PCKPOL/数据宽度等重要
参数，都在这一步设置。HAL 库提供了 DCMI 初始化函数 HAL_DCMI_Init，函数声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DCMI_Init(DCMI_HandleTypeDef *hdcmi);
结构体 DCMI_HandleTypeDef 定义为：
typedef struct
{
DCMI_TypeDef
*Instance;
DCMI_InitTypeDef
Init;
HAL_LockTypeDef
Lock;
__IO HAL_DCMI_StateTypeDef
State;
__IO uint32_t
XferCount;
__IO uint32_t
XferSize;
uint32_t
XferTransferNumber;
uint32_t
pBuffPtr;
DMA_HandleTypeDef
*DMA_Handle;
__IO uint32_t
ErrorCode;
}DCMI_HandleTypeDef;
该结构体第一个成员变量 Instance 用来指向寄存器基地址，设置为 DCMI 即可。
成员变量 XferCount，XferSize，XferTransferNumber，pBuffPtr 和 DMA_Handle 是与 HAL
库中 DMA 处理相关中间变量，由于使用 HAL 库配置的 DCMI DMA 会非常复杂，而且灵活性
不高，所以本实验我们是自由独立配置的 DMA。
成员变量 Init 是 DCMI_InitTypeDef 结构体类型，该结构体定义为：
typedef struct
{
uint32_t SynchroMode; //同步方式为硬件同步还是内嵌码同步
uint32_t PCKPolarity; //像素极性
uint32_t VSPolarity;
//垂直同步极性
uint32_t HSPolarity;
//水平同步极性
uint32_t CaptureRate;
//帧捕获率
uint32_t ExtendedDataMode; //扩展数据模式
DCMI_CodesInitTypeDef SyncroCode;//分隔符设置
uint32_t JPEGMode; //JPEG 模式选择
uint32_t ByteSelectMode; //设置字节选项模式
uint32_t ByteSelectStart; //字节选择开始：奇数/偶数字节选择
uint32_t LineSelectMode;//行选择模式
uint32_t LineSelectStart;
}DCMI_InitTypeDef;
成员变量 SynchroMode 用来选择同步方式为硬件同步还是内嵌码同步。如果选择硬件同步
值 DCMI_SYNCHRO_HARDWARE，那么数据捕获由 HSYNC/VSYNC 信号同步，如果选择内
嵌码同步方式值 DCMI_SYNCHRO_EMBEDDED，那么数据捕获由数据流中嵌入的同步码同步。
成员变量 PCKPolarity 用来设置像素时钟极性为上升沿有效还是下降沿有效。我们实验使
用的是上升沿有效，所以值为 DCMI_PCKPOLARITY_RISING。
成员变量 VSPolarity 用来设置垂直同步极性 VSYNC 为低电平有效还是高电平有效。也就
是 VSYNC 引脚上面，数据无效时的电平状态。我们设置为 VSYNC 低电平有效。所以值为
DCMI_VSPOLARITY_LOW。
成员变量 HSPolarity 用来设置水平同步极性为高电平有效还是低电平有效，也就是 HSYNC
引 脚 上 面 ， 数 据 无 效 时 的 电 平 状 态 。 我 们 设 置 为 HSYNC 低 电 平 有 效 。 所 以 值 为
DCMI_HSPOLARITY_LOW。
成员变量 CaptureRate 用来设置帧捕获率。如果设置为值 DCMI_CR_ALL_FRAME，也就
是全帧捕获，设置为 DCMI_CR_ALTERNATE_2_FRAME，也就 2 帧捕获一帧，设置为
DCMI_CR_ALTERNATE_4_FRAME，也就是 4 帧捕获一帧。
成员变量 ExtendedDataMode 用来设置扩展数据模式。可以设置为每个像素时钟捕获 8 位，
10 位，12 位以及 14 位数据。这里我们设置为 8 位值 DCMI_EXTEND_DATA_8B。
成员变量 SyncroCode 用来设置分隔码，包括：帧结束分隔码，行结束分隔码，行开始分隔
码以及帧开始分隔码。
成员变量 DCMI_CaptureMode 是用来设置捕获模式为连续捕获模式还是快照模式。我们实
验采取的是连续捕获模式值 DCMI_CaptureMode_Continuous，也就是通过 DMA 连续传输数据
到目标存储区。
成员变量 JPEGMode 用来设置 JPEG 格式使能。
成员变量 ByteSelectMode 用来设置字节选项模式，也就是接口对接收到的数据每隔多少个
字节捕获一个字节，取值为：DCMI_BSM_ALL(捕获所有字节)，DCMI_BSM_OTHER(每隔一
个 字 节 进 行 捕 获 ) ， DCMI_BSM_ALTERNATE_4 （ 每 四 个 字 节 捕 获 一 个 字 节 ） 和
DCMI_BSM_ALTERNATE_2（每四个字节捕获两个字节）。
成员变量 ByteSelectStart 是奇数偶数字节选择开始。也就是接口从帧/行开始捕获第一个数
据同时丢弃第二个字节（DCMI_OEBS_ODD）或者捕获第二个数据同时丢弃第一个字节
（DCMI_OEBS_EVEN）。
成员变量 LineSelectMode 用来配置行选择模式，也就是选择接口捕获所有接受到的行
（DCMI_LSM_ALL）还是每两行捕获一行（DCMI_LSM_ALTERNATE_2）。
成员变量 LineSelectStart 用来配置奇数偶数行选择开始。也就是接口在帧开始后捕获第一
行丢弃第二行（ DCMI_OELS_ODD ）或者在帧开始后捕获第二行同时丢弃第一行
（DCMI_OELS_EVEN）。
各个成员变量含义就给大家讲解到这里，函数 HAL_DCMI_Init 初始化实例为：
DCMI_HandleTypeDef DCMI_Handler; //DCMI 句柄
DCMI_Handler.Instance=DCMI;
DCMI_Handler.Init.SynchroMode=DCMI_SYNCHRO_HARDWARE;//硬件同步
DCMI_Handler.Init.PCKPolarity=DCMI_PCKPOLARITY_RISING; //PCLK 上升沿有效
DCMI_Handler.Init.VSPolarity=DCMI_VSPOLARITY_LOW; //VSYNC 低电平有效
DCMI_Handler.Init.HSPolarity=DCMI_HSPOLARITY_LOW; //HSYNC 低电平有效
DCMI_Handler.Init.CaptureRate=DCMI_CR_ALL_FRAME; //全帧捕获
DCMI_Handler.Init.ExtendedDataMode=DCMI_EXTEND_DATA_8B; //8 位数据格式
HAL_DCMI_Init(&DCMI_Handler); //初始化 DCMI 接口
同样，HAL 库也提供了 DCMI 接口的 MSP 初始化回调函数：
void HAL_DCMI_MspInit(DCMI_HandleTypeDef* hdcmi);
一般情况下，该函数内部编写时钟使能，IO 初始化以及 NVIC 相关程序。
4）配置 DMA。
本章采用连续模式采集，并将采集到的数据输出到 LCD（RGB565 模式）或内存（JPEG
模式），所以源地址都是 DCMI_DR，而目的地址可能是 LCD->RAM 或者 SRAM 的地址。DCMI
的 DMA 传输采用的是 DMA2 数据流 1 的通道 1 来实现的，关于 DMA 的介绍，请大家参考前
面的 DMA 实验章节。这里我们列出本章我们的 DMA 配置源码如下：
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE(); //使能 DMA2 时钟
HAL_LINKDMA(&DCMI_Handler,DMA_Handle,DMADMCI_Handler);
//将 DMA 与 DCMI 联系起来
DMADMCI_Handler.Instance=DMA2_Stream1; //DMA2 数据流 1
DMADMCI_Handler.Init.Channel=DMA_CHANNEL_1; //通道 1
DMADMCI_Handler.Init.Direction=DMA_PERIPH_TO_MEMORY; //外设到存储器
DMADMCI_Handler.Init.PeriphInc=DMA_PINC_DISABLE; /外设非增量模式
DMADMCI_Handler.Init.MemInc=meminc; //存储器增量模式
DMADMCI_Handler.Init.PeriphDataAlignment=
DMA_PDATAALIGN_WORD; //外设数据长度:32 位
DMADMCI_Handler.Init.MemDataAlignment=
DMA_MDATAALIGN_WORD; //存储器数据长度: 32 位
DMADMCI_Handler.Init.Mode=DMA_CIRCULAR; //使用循环模式
DMADMCI_Handler.Init.Priority=DMA_PRIORITY_HIGH; //高优先级
DMADMCI_Handler.Init.FIFOMode=DMA_FIFOMODE_ENABLE; //使能 FIFO
DMADMCI_Handler.Init.FIFOThreshold=DMA_FIFO_THRESHOLD_HALFFULL;
//使用 1/2 的 FIFO
DMADMCI_Handler.Init.MemBurst=DMA_MBURST_SINGLE; //存储器突发传输
DMADMCI_Handler.Init.PeriphBurst=DMA_PBURST_SINGLE; //外设突发单次传输
HAL_DMA_DeInit(&DMADMCI_Handler); //先清除以前的设置
HAL_DMA_Init(&DMADMCI_Handler); //初始化 DMA5）设置 OV5640 的图像输出大小，使能 DCMI 捕获。
图像输出大小设置，分两种情况：在 RGB565 模式下，我们根据 LCD 的尺寸，设置输出
图像大小，以实现全屏显示（图像可能因缩放而变形）；在 JPEG 模式下，我们可以自由设置输
出图像大小（可不缩放）；最后，开启 DCMI 捕获，即可正常工作了。
43.2 硬件设计
本章实验功能简介：开机后，初始化摄像头模块（OV5640），如果初始化成功，则提示
选择模式：RGB565 模式，或者 JPEG 模式。KEY0 用于选择 RGB565 模式，KEY1 用于选择
JPEG 模式。
当使用 RGB565 时，输出图像（固定为：WXGA）将经过缩放处理（完全由 OV5640 的
DSP 控制），显示在 LCD 上面（默认开启连续自动对焦）。我们可以通过 KEY_UP 按键选择：
1:1 显示，即不缩放，图片不变形，但是显示区域小（液晶分辨率大小），或者缩放显示，即将
1280*800 的图像压缩到液晶分辨率尺寸显示，图片变形，但是显示了整个图片内容。通过 KEY0
按键，可以设置对比度；KEY1 按键，可以启动单次自动对焦；KEY2 按键，可以设置特效。
当使用 JPEG 模式时，图像可以设置任意尺寸（QSXGA~QQVGA），采集到的 JPEG 数据
将先存放到 STM32F767 的 SDRAM 内存里面，每当采集到一帧数据，就会关闭 DMA 传输，然
后将采集到的数据发送到串口 2（此时可以通过上位机软件（ATK-CAM.exe）接收，并显示图
片），之后再重新启动 DMA 传输。我们可以通过 KEY_UP 设置输出图片的尺寸（QSXGA
~QQVGA）。通过 KEY0 按键，可以设置对比度；KEY1 按键，可以启动单次自动对焦；KEY2
按键，可以设置特效。
同时时可以通过串口 1，借助 USMART 设置/读取 OV5640 的寄存器，方便大家调试。DS0
指示程序运行状态，DS1 用于指示帧中断。
本实验用到的硬件资源有：
1） 指示灯 DS0 和 DS1
2） 4 个按键
3） 串口 1 和串口 2
4） LCD 模块
5） PCF8574T
6） OV5640 摄像头模块
这些资源，基本上都介绍过了，这里我们用到串口 2 来传输 JPEG 数据给上位机，其配置
同串口 1 几乎一模一样，只是串口 2 的时钟来自 APB1，频率为 54Mhz。开发板板载的摄像头
模块接口与 MCU 的连接如图 43.2.1 所示：



图 43.2.1 摄像头模块接口与 STM32 连接图
图中 P7 就是摄像头模块/OLED 模块共用接口，在第十六章，我们曾简单介绍过这个接口，
它在开发板的左下角，是一个 2*9 的排座（P7）。本章，我们只需要将 ALIENTEK OV5640 摄
像头模块插入这个接口即可。
从图 43.2.1 可以看出，OV5640 摄像头模块的各信号脚与 STM32 的连接关系为：
DCMI_VSYNC 接 PB7;
DCMI_HREF 接 PH8;
DCMI_PCLK 接 PA6;
DCMI_SCL 接 PB4;
DCMI_SDA 接 PB3;
DCMI_RESET 接 PA15;
DCMI_PWDN 接 PCF8574T 的 P2 脚;
DCMI_XCLK 接 PA8（本章未用到）;
DCMI_D[7:0]接 PB9/PB8/PD3/PC11/PC9/PC8/PC7/PC6;
这些线的连接，阿波罗 STM32F767 开发板的内部已经连接好了，我们只需要将 OV5640
摄像头模块插上去就好了。特别注意：DCMI 摄像头接口和 SDIO 以及红外接收头有冲突，使
用的时候，必须分时复用才可以，不可同时使用。另外，DCMI_PWDN 连接在 PCF8574T 的 P2
脚上，所以本章必须使用 PCF8574T，来间接控制 DCMI_PWDN。
实物连接如图 43.2.2 所示：
图 43.2.2 OV5640 摄像头模块与开发板连接实物图
43.3 软件设计
打开本章实验工程可以看到，因为本实验要使用定时器和串口 2，所以我们添加了 timer.c
和 usart2.c 文件。同时新建了 dcmi.c/dcmi.h，sccb.c/sccb.h 以及 ov5540.c/ov5540.h 等文件。
由于本实验代码比较多，我们就不一一列出了，仅挑几个重要的地方进行讲解。
首先，我们来看 ov5640.c 里面的 OV5640_Init 函数，该函数代码如下：

//初始化 OV5640

//配置完以后,默认输出是 1600*1200 尺寸的图片!!

//返回值:0,成功

// 其他,错误代码

u8 OV5640_Init(void)

{

u16 i=0;

u16 reg;

//设置 IO

GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//开启 GPIOA 时钟

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_15;

//PA15

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出

GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;

//上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化

PCF8574_Init(); //初始化 PCF8574
OV5640_RST(0); //必须先拉低 OV5640 的 RST 脚,再上电
delay_ms(20);
OV5640_PWDN_Set(0); //POWER ON
delay_ms(5);
OV5640_RST(1); //结束复位
delay_ms(20);
SCCB_Init(); //初始化 SCCB 的 IO 口
delay_ms(5);
reg=OV5640_RD_Reg(OV5640_CHIPIDH); //读取 ID 高八位
reg<<=8;
reg|=OV5640_RD_Reg(OV5640_CHIPIDL); //读取 ID 低八位
if(reg!=OV5640_ID)
{
printf("ID:%drn",reg);
return 1;
}
OV5640_WR_Reg(0x3103,0X11); //system clock from pad, bit[1]
OV5640_WR_Reg(0X3008,0X82); //软复位
delay_ms(10);
//初始化 OV5640,采用 SXGA 分辨率(1600*1200)
for(i=0;i {
OV5640_WR_Reg(ov5640_uxga_init_reg_tbl[0],ov5640_uxga_init_reg_tbl[1]);
}
//检查闪光灯是否正常
OV5640_Flash_Ctrl(1);//打开闪光灯
delay_ms(50);
OV5640_Flash_Ctrl(0);//关闭闪光灯
return 0x00; //ok
}此部分代码先初始化 OV5640 相关的 IO 口（包括 PCF8574_Init 和 SCCB_Init），然后最主要的
是完成 OV5640 的寄存器序列初始化。OV5640 的寄存器特多（百几十个），配置特麻烦，幸好
厂家有提供参考配置序列（详见《OV5640_camera_module_software_application_notes_1.3
_Sonix.pdf》），本章我们用到的配置序列，存放在 ov5640_ init_reg_tbl 这个数组里面，该数组是
一个 2 维数组，存储初始化序列寄存器及其对应的值，该数组存放在 ov5640cfg.h 里面。
另外，在 ov5640.c 里面，还有几个函数比较重要，这里不贴代码了，只介绍功能：
OV5640_ImageWin_Set 函数，该函数用于设置 ISP 输入窗口；
OV5640_OutSize_Set 函数，用于设置预缩放窗口和输出大小窗口；
OV5640_Focus_Init 函数，用于初始化自动对焦功能；
OV5640_Focus_Single 函数，用于实现一次自动对焦；
OV5640_Focus_Constant 函数，用于开启持续自动对焦功能；
OV5640_ImageWin_Set 和 OV5640_OutSize_Set 这就是我们在 43.1.1 节所介绍的 3 个窗口
的设置，他们共同决定了图像的输出。
接下来，我们看看 ov5640cfg.h 里面 ov5640_init_reg_tbl 的内容，ov5640cfg.h 文件的代码如
下：
//JPEG 配置.7.5 帧
//最大支持 2592*1944 的 JPEG 图像输出
const u16 OV5640_jpeg_reg_tbl[][2]=
{
0x4300, 0x30, // YUV 422, YUYV
……//省略部分代码
0x3503, 0x00, // AEC/AGC on
};
//RGB565 配置.15 帧
//最大支持 1280*800 的 RGB565 图像输出
const u16 ov5640_rgb565_reg_tbl[][2]=
{
0x4300, 0X6F,
……//省略部分代码
0x3503, 0x00, // AEC/AGC on
};
//OV5640 初始化寄存器序列表
const u16 ov5640_init_reg_tbl[][2]=
{
// 24MHz input clock, 24MHz PCLK
0x3008, 0x42, // software power down, bit[6]
……//省略部分代码
0x4740, 0X21, //VSYNC 高有效
};
以上代码，我们省略了很多（全部贴出来太长了），里面总共有 3 个数组。我们大概了解下
数组结构，每个数组条目的第一个字节为寄存器号（也就是寄存器地址），第二个字节为要设置
的值，比如{0x4300, 0x30}，就表示在 0x4300 地址，写入 0X30 这个值。
这里面：ov5640_init_reg_tbl 数组，用于初始化 OV5640，该数组必须最先进行配置；
ov5640_rgb565_reg_tbl 数组，用于设置 OV5640 的输出格式为 RGB565，分辨率为 1280*800，
帧率为15帧，在RGB模式下使用；OV5640_jpeg_reg_tbl用于设置OV5640的输出格式为JPEG，
分辨率为 2592*1944，帧率为 7.5 帧，在 JPEG 模式下使用。
接下来，我们看看 dcmi.c 里面的代码，如下：

DCMI_HandleTypeDef DCMI_Handler; //DCMI 句柄

DMA_HandleTypeDef DMADMCI_Handler; //DMA 句柄

u8 ov_frame=0;

//帧率

extern void jpeg_data_process(void); //JPEG 数据处理函数

//DCMI 初始化
void DCMI_Init(void)
{
DCMI_Handler.Instance=DCMI;
DCMI_Handler.Init.SynchroMode=DCMI_SYNCHRO_HARDWARE;//硬件同步
DCMI_Handler.Init.PCKPolarity=DCMI_PCKPOLARITY_RISING; //PCLK 上升沿有效
DCMI_Handler.Init.VSPolarity=DCMI_VSPOLARITY_LOW; //VSYNC 低电平有效
DCMI_Handler.Init.HSPolarity=DCMI_HSPOLARITY_LOW; //HSYNC 低电平有效
DCMI_Handler.Init.CaptureRate=DCMI_CR_ALL_FRAME; //全帧捕获
DCMI_Handler.Init.ExtendedDataMode=DCMI_EXTEND_DATA_8B; //8 位数据格式
HAL_DCMI_Init(&DCMI_Handler); //初始化 DCMI，此函数会开启帧中断
//关闭行中断、VSYNC 中断、同步错误中断和溢出中断
__HAL_DCMI_DISABLE_IT(&DCMI_Handler,DCMI_IT_LINE|
DCMI_IT_VSYNC|DCMI_IT_ERR|DCMI_IT_OVR);
__HAL_DCMI_ENABLE_IT(&DCMI_Handler,DCMI_IT_FRAME); //使能帧中断
__HAL_DCMI_ENABLE(&DCMI_Handler); //使能 DCMI
}
//DCMI 底层驱动，引脚配置，时钟使能，中断配置
//此函数会被 HAL_DCMI_Init()调用
//hdcmi:DCMI 句柄
void HAL_DCMI_MspInit(DCMI_HandleTypeDef* hdcmi)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

__HAL_RCC_DCMI_CLK_ENABLE(); //使能 DCMI 时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //使能 GPIOA 时钟
……//省略部分时钟使能代码

//初始化 PA6
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_6;
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //推挽复用
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF13_DCMI; //复用为 DCMI
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化

……//省略部分 IO 配置代码
HAL_NVIC_SetPriority(DCMI_IRQn,2,2); //抢占优先级 1，子优先级 2
HAL_NVIC_EnableIRQ(DCMI_IRQn); //使能 DCMI 中断
  }
//DCMI DMA 配置
//mem0addr:存储器地址 0 将要存储摄像头数据的内存地址(也可以是外设地址)
//mem1addr:存储器地址 1 当只使用 mem0addr 的时候,该值必须为 0
//memblen:存储器位宽,可以为:DMA_MDATAALIGN_BYTE/
//DMA_MDATAALIGN_HALFWORD/DMA_MDATAALIGN_WORD
//meminc:存储器增长方式,可以为:DMA_MINC_ENABLE/DMA_MINC_DISABLE
void DCMI_DMA_Init(u32 mem0addr,u32 mem1addr,u16 memsize,u32 memblen,u32 meminc)
{
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();//使能 DMA2 时钟
__HAL_LINKDMA(&DCMI_Handler,DMA_Handle,DMADMCI_Handler);
//将 DMA 与 DCMI 联系起来
__HAL_DMA_DISABLE_IT(&DMADMCI_Handler,DMA_IT_TC);
//先关闭 DMA 传输完成中断(否则在使用 MCU 屏的时候会出现花屏的情况)
DMADMCI_Handler.Instance=DMA2_Stream1; //DMA2 数据流 1
DMADMCI_Handler.Init.Channel=DMA_CHANNEL_1; //通道 1
DMADMCI_Handler.Init.Direction=DMA_PERIPH_TO_MEMORY; //外设到存储器
DMADMCI_Handler.Init.PeriphInc=DMA_PINC_DISABLE; //外设非增量模式
DMADMCI_Handler.Init.MemInc=meminc; //存储器增量模式
DMADMCI_Handler.Init.PeriphDataAlignment=DMA_PDATAALIGN_WORD;
//外设数据长度:32 位
DMADMCI_Handler.Init.MemDataAlignment=memblen; //存储器数据长度:8/16/32 位
DMADMCI_Handler.Init.Mode=DMA_CIRCULAR; //使用循环模式
DMADMCI_Handler.Init.Priority=DMA_PRIORITY_HIGH; //高优先级
DMADMCI_Handler.Init.FIFOMode=DMA_FIFOMODE_ENABLE; //使能 FIFO
DMADMCI_Handler.Init.FIFOThreshold=DMA_FIFO_THRESHOLD_HALFFULL;
//使用 1/2 的 FIFO
DMADMCI_Handler.Init.MemBurst=DMA_MBURST_SINGLE; //存储器突发传输
DMADMCI_Handler.Init.PeriphBurst=DMA_PBURST_SINGLE; //外设突发单次传输
HAL_DMA_DeInit(&DMADMCI_Handler); //先清除以前的设置
HAL_DMA_Init(&DMADMCI_Handler); //初始化 DMA

//在开启 DMA 之前先使用__HAL_UNLOCK()解锁一次 DMA
__HAL_UNLOCK(&DMADMCI_Handler);
if(mem1addr==0) //开启 DMA，不使用双缓冲
{
HAL_DMA_Start(&DMADMCI_Handler,(u32)&DCMI->DR,mem0addr,memsize);
}
else //使用双缓冲
{
HAL_DMAEx_MultiBufferStart(&DMADMCI_Handler,(u32)&DCMI->DR,
                            mem0addr,mem1addr,memsize);//开启双缓冲
__HAL_DMA_ENABLE_IT(&DMADMCI_Handler,DMA_IT_TC);//开启传输完成中断
HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream1_IRQn,2,3); //DMA 中断优先级
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream1_IRQn);
}
}
//DCMI,启动传输
void DCMI_Start(void)
{
LCD_SetCursor(0,0);
LCD_WriteRAM_Prepare(); //开始写入 GRAM
__HAL_DMA_ENABLE(&DMADMCI_Handler); //使能 DMA
DCMI->CR|=DCMI_CR_CAPTURE; //DCMI 捕获使能
}
//DCMI,关闭传输
void DCMI_Stop(void)
{
DCMI->CR&=~(DCMI_CR_CAPTURE); //关闭捕获
while(DCMI->CR&0X01); //等待传输完成
__HAL_DMA_DISABLE(&DMADMCI_Handler);//关闭 DMA
}
//DCMI 中断服务函数
void DCMI_IRQHandler(void)
{
HAL_DCMI_IRQHandler(&DCMI_Handler);
}
//捕获到一帧图像处理函数
//hdcmi:DCMI 句柄
void HAL_DCMI_FrameEventCallback(DCMI_HandleTypeDef *hdcmi)
{
jpeg_data_process();//jpeg 数据处理
LED1_Toggle;
ov_frame++;
//重新使能帧中断,因为 HAL_DCMI_IRQHandler()函数会关闭帧中断
__HAL_DCMI_ENABLE_IT(&DCMI_Handler,DCMI_IT_FRAME);
}
void (*dcmi_rx_callback)(void);//DCMI DMA 接收回调函数
//DMA2 数据流 1 中断服务函数
                         void DMA2_Stream1_IRQHandler(void)
{
if(__HAL_DMA_GET_FLAG(&DMADMCI_Handler,DMA_FLAG_TCIF1_5)!=RESET)
//DMA 传输完成
{
__HAL_DMA_CLEAR_FLAG(&DMADMCI_Handler,DMA_FLAG_TCIF1_5);
//清除 DMA 传输完成中断标志位
dcmi_rx_callback(); //执行摄像头接收回调函数,读取数据等操作在这里面处理
}
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//以下两个函数,供 usmart 调用,用于调试代码
//DCMI 设置显示窗口
//sx,sy;LCD 的起始坐标
//width,height:LCD 显示范围.
void DCMI_Set_Window(u16 sx,u16 sy,u16 width,u16 height)
{
DCMI_Stop();
LCD_Clear(WHITE);
LCD_Set_Window(sx,sy,width,height);
OV5640_OutSize_Set(0,0,width,height);
LCD_SetCursor(0,0);
LCD_WriteRAM_Prepare(); //开始写入 GRAM
__HAL_DMA_ENABLE(&DMADMCI_Handler); //开启 DMA2,Stream1
DCMI->CR|=DCMI_CR_CAPTURE; //DCMI 捕获使能
}

//通过 usmart 调试,辅助测试用.
//pclk/hsync/vsync:三个信号的有限电平设置
void DCMI_CR_Set(u8 pclk,u8 hsync,u8 vsync)
{
HAL_DCMI_DeInit(&DCMI_Handler);//清除原来的设置
DCMI_Handler.Instance=DCMI;
DCMI_Handler.Init.SynchroMode=DCMI_SYNCHRO_HARDWARE;//硬件同步
DCMI_Handler.Init.PCKPolarity=pclk<<5; //PCLK 上升沿有效
DCMI_Handler.Init.VSPolarity=vsync<<7; //VSYNC 低电平有效
DCMI_Handler.Init.HSPolarity=hsync<<6; //HSYNC 低电平有效
DCMI_Handler.Init.CaptureRate=DCMI_CR_ALL_FRAME; //全帧捕获
DCMI_Handler.Init.ExtendedDataMode=DCMI_EXTEND_DATA_8B;//8 位数据格式
HAL_DCMI_Init(&DCMI_Handler); //初始化 DCMI
DCMI_Handler.Instance->CR|=DCMI_MODE_CONTINUOUS; //持续模式
}其中：DCMI_IRQHandler 函数，用于处理帧中断，可以实现帧率统计（需要定时器支持）
和 JPEG 数据处理等 ，实际上当捕获到一帧数据后，调用的是 HAL 库 回 调 函 数
HAL_DCMI_FrameEventCallback 进行处理，关于中断处理回调函数前面实验多次讲解，这里我
们就不重复讲解处理过程了。DCMI_DMA_Init 函数，则用于配置 DCMI 的 DMA 传输，其外
设地址固定为：DCMI->DR，而存储器地址可变（LCD 或者 SRAM）。DMA 被配置为循环模式，
一旦开启，DMA 将不停的循环传输数据。DMA2_Stream1_IRQHandler 函数，用于在使用 RGB
屏的时候，双缓冲存储时，数据的搬运处理（通过 dcmi_rx_callback 函数实现）。DCMI_Init 函
数用于初始化 STM32F7 的 DCMI 接口，这是根据在 43.1.2 节提到的配置步骤进行配置的。最
后，DCMI_Start 和 DCMI_Stop 两个函数，用于开启或停止 DCMI 接口。
其他部分代码我们就不再细说了，请大家参考光盘本例程源码（实验 38 摄像头实验）。
最后，打开 main.c 文件，代码如下：

u8 ovx_mode=0; //bit0:0,RGB565 模式;1,JPEG 模式
u16 curline=0; //摄像头输出数据,当前行编号
u16 yoffset=0; //y 方向的偏移量
#define jpeg_buf_size 30*1024*1024//定义 JPEG 数据缓存 jpeg_buf 的大小(1*4M 字节)
#define jpeg_line_size 2*1024 //定义 DMA 接收数据时,一行数据的最大值
u32 dcmi_line_buf[2][jpeg_line_size]; //RGB 屏时,摄像头采用一行一行读取,定义行缓存
u32 jpeg_data_buf[jpeg_buf_size] __attribute__((at(0XC0000000+1280*800*2)));
//JPEG 数据缓存 buf,定义在 LCD 帧缓存之后
volatile u32 jpeg_data_len=0; //buf 中的 JPEG 有效数据长度
volatile u8 jpeg_data_ok=0; //JPEG 数据采集完成标志
//0,数据没有采集完;
//1,数据采集完了,但是还没处理;
//2,数据已经处理完成了,可以开始下一帧接收
//JPEG 尺寸支持列表
const u16 jpeg_img_size_tbl[][2]=
{
160,120, //QQVGA
……//省略部分代码
2592,1944, //500W
};
const u8*EFFECTS_TBL[7]={"Normal","Cool","Warm","B&W","Yellowish ","Inverse",
"Greenish"}; //7 种特效
const u8*JPEG_SIZE_TBL[12]={"QQVGA","QVGA","VGA","SVGA","XGA","WXGA",
"WXGA+","SXGA","UXGA","1080P","QXGA","500W"};//JPEG 图片 12 种尺寸
//处理 JPEG 数据
//当采集完一帧 JPEG 数据后,调用此函数,切换 JPEG BUF.开始下一帧采集.
void jpeg_data_process(void)
                       {
u16 i;
u16 rlen; //剩余数据长度
u32 *pbuf;
curline=yoffset; //行数复位
if(ovx_mode&0X01) //只有在 JPEG 格式下,才需要做处理. {
if(jpeg_data_ok==0) //jpeg 数据还未采集完? {
__HAL_DMA_DISABLE(&DMADMCI_Handler);//关闭 DMA
rlen=jpeg_line_size-__HAL_DMA_GET_COUNTER(&DMADMCI_Handler);
//得到剩余数据长度
pbuf=jpeg_data_buf+jpeg_data_len;//偏移到有效数据末尾,继续添加
if(DMADMCI_Handler.Instance->CR&(1<<19))for(i=0;i=
dcmi_line_buf[1];//读取 buf1 里面的剩余数据
else for(i=0;i=dcmi_line_buf[0];//读取 buf0 里面的剩余数据
jpeg_data_len+=rlen; //加上剩余长度
jpeg_data_ok=1; //标记 JPEG 数据采集完成,等待其他函数处理
}
if(jpeg_data_ok==2) //上一次的 jpeg 数据已经被处理了
{
__HAL_DMA_SET_COUNTER(&DMADMCI_Handler,jpeg_line_size);
//传输长度为 jpeg_buf_size*4 字节
__HAL_DMA_ENABLE(&DMADMCI_Handler); //打开 DMA
jpeg_data_ok=0; //标记数据未采集
jpeg_data_len=0; //数据重新开始
}
}else
{
LCD_SetCursor(0,0);
LCD_WriteRAM_Prepare(); //开始写入 GRAM
} }
//jpeg 数据接收回调函数
void jpeg_dcmi_rx_callback(void)
{
u16 i;
u32 *pbuf;
pbuf=jpeg_data_buf+jpeg_data_len;//偏移到有效数据末尾
if(DMADMCI_Handler.Instance->CR&(1<<19))//buf0 已满,正常处理 buf1
{
for(i=0;i=dcmi_line_buf[0];//读取 buf0 里面的数据
  jpeg_data_len+=jpeg_line_size;//偏移
}else //buf1 已满,正常处理 buf0
{
for(i=0;i=dcmi_line_buf[1];//读取 buf1 里面的数据
jpeg_data_len+=jpeg_line_size;//偏移
}
SCB_CleanInvalidateDCache(); //清除无效化 DCache
}
//JPEG 测试
//JPEG 数据,通过串口 2 发送给电脑.
void jpeg_test(void)
{
u32 i,jpgstart,jpglen;
u8 *p;
u8 key,headok=0;
u8 effect=0,contrast=2;
u8 size=2; //默认是 QVGA 320*240 尺寸
u8 msgbuf[15]; //消息缓存区
……//省略部分代码
LCD_ShowString(30,180,200,16,16,msgbuf);//显示当前 JPEG 分辨率
//自动对焦初始化
OV5640_RGB565_Mode(); //RGB565 模式
OV5640_Focus_Init();
……//省略部分代码
OV5640_Focus_Constant();//启动持续对焦
DCMI_Init(); //DCMI 配置
dcmi_rx_callback=jpeg_dcmi_rx_callback;//JPEG 接收数据回调函数
DCMI_DMA_Init((u32)&dcmi_line_buf[0],(u32)&dcmi_line_buf[1],
jpeg_line_size,DMA_MDATAALIGN_WORD,DMA_MINC_ENABLE);
OV5640_OutSize_Set(4,0,jpeg_img_size_tbl[size][0],jpeg_img_size_tbl[size][1]);
//设置输出尺寸
DCMI_Start(); //启动传输
while(1)
{
if(jpeg_data_ok==1) //已经采集完一帧图像了
{
p=(u8*)jpeg_data_buf;
printf("jpeg_data_len:%drn",jpeg_data_len*4);//打印帧率
LCD_ShowString(30,210,210,16,16,"Sending JPEG data..."); //提示正在传输数据
jpglen=0; //设置 jpg 文件大小为 0
headok=0; //清除 jpg 头标记
for(i=0;i   {
if((p==0XFF)&&(p[i+1]==0XD8))//找到 FF D8
{
jpgstart=i;
headok=1; //标记找到 jpg 头(FF D8)
}
if((p==0XFF)&&(p[i+1]==0XD9)&&headok)//找到头以后,再找 FF D9
{
jpglen=i-jpgstart+2;
break;
} }
if(jpglen) //正常的 jpeg 数据
{
p+=jpgstart; //偏移到 0XFF,0XD8 处
for(i=0;i {
USART2->TDR=p;
while((USART2->ISR&0X40)==0); //循环发送,直到发送完毕
key=KEY_Scan(0);
if(key)break;
}
}
if(key) //有按键按下,需要处理
{
……//省略部分代码
}else LCD_ShowString(30,210,210,16,16,"Send data complete!!");//提示结束
jpeg_data_ok=2; //标记 jpeg 数据处理完了,可以让 DMA 去采集下一帧了. }
}
}
//RGB 屏数据接收回调函数
void rgblcd_dcmi_rx_callback(void)
{
u16 *pbuf;
if(DMA2_Stream1->CR&(1<<19))//DMA 使用 buf1,读取 buf0
{
pbuf=(u16*)dcmi_line_buf[0];
}else //DMA 使用 buf0,读取 buf1
{
pbuf=(u16*)dcmi_line_buf[1];
}
LTDC_Color_Fill(0,curline,lcddev.width-1,curline,pbuf);//DM2D 填充
if(curline }
//RGB565 测试
//RGB 数据直接显示在 LCD 上面
void rgb565_test(void)
{
u8 key;
u8 effect=0,contrast=2,fac;
u8 scale=1; //默认是全尺寸缩放
u8 msgbuf[15]; //消息缓存区
u16 outputheight=0;
……//省略部分代码
LCD_ShowString(30,160,200,16,16,"KEY_UP:FullSize/Scale"); //1:1 尺寸
//自动对焦初始化
OV5640_RGB565_Mode(); //RGB565 模式
OV5640_Focus_Init();
……//省略部分代码
OV5640_Focus_Constant();//启动持续对焦
DCMI_Init(); //DCMI 配置
if(lcdltdc.pwidth!=0) //RGB 屏 {
dcmi_rx_callback=rgblcd_dcmi_rx_callback;//RGB 屏接收数据回调函数
DCMI_DMA_Init((u32)dcmi_line_buf[0],(u32)dcmi_line_buf[1],lcddev.width/2,
DMA_MDATAALIGN_HALFWORD,DMA_MINC_ENABLE);
}else //MCU 屏 {
DCMI_DMA_Init((u32)&LCD->LCD_RAM,0,1,
DMA_MDATAALIGN_HALFWORD,DMA_MINC_DISABLE);
}
TIM3->CR1&=~(0x01); //关闭定时器 3,关闭帧率统计（如果打开,RGB 屏会抖）
if(lcddev.height>800)
{
yoffset=(lcddev.height-800)/2;
outputheight=800;
OV5640_WR_Reg(0x3035,0X51);//降低输出帧率，否则可能抖动
}else
{
yoffset=0;
outputheight=lcddev.height;
}
curline=yoffset; //行数复位
OV5640_OutSize_Set(4,0,lcddev.width,outputheight); //满屏缩放显示
DCMI_Start(); //启动传输
LCD_Clear(BLACK);
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key)
{
……//省略部分代码
}
delay_ms(10);
}
}
int main(void)
{
u8 key;
u8 t;
Cache_Enable(); //打开 L1-Cache
MPU_Memory_Protection(); //保护相关存储区域
HAL_Init(); //初始化 HAL 库
Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz
……//省略部分代码
usart2_init(921600); //初始化 USART2
TIM3_Init(10000-1,10800-1); //10Khz 计数,1 秒钟中断一次
while(OV5640_Init())//初始化 OV5640
{
……//省略部分代码
}
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"OV5640 OK");
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==KEY0_PRES){ovx_mode=0;break;} //RGB565 模式
else if(key==KEY1_PRES){ovx_mode=1;break;} //JPEG 模式
t++;
if(t==100)LCD_ShowString(30,150,230,16,16,"KEY0:RGB565 KEY1:JPEG");
//闪烁显示提示信息
if(t==200)
{
  LCD_Fill(30,150,210,150+16,WHITE);
t=0;
LED0_Toggle;
}
delay_ms(5);
}
if(ovx_mode==1)jpeg_test();
else rgb565_test();
}这部分代码比较长，我们省略了一些内容。详细的代码，请大家参考光盘本例程源码。注
意，这里定义了一个非常大的数组 jpeg_data_buf（4MB），用来存储 JPEG 数据，因为 2592*1944
大小的 jpeg 图片，有可能大于 3MB，所以必须将这个数组尽量设置大一点。这个数组，我们
定义在 SDRAM，由__attribute__关键字，指定数组地址，紧跟 LTDC GRAM 后的地址存放。
在 main.c 里面，总共有 6 个函数，我们接下来分别介绍。
1，jpeg_data_process 函数
该函数用于处理 JPEG 数据的接收，在 DCMI_IRQHandler 函数（在 dcmi.c 里面）里面被
调用，它与 jpeg_dcmi_rx_callback 函数和 jpeg_test 函数共同控制 JPEG 的数据传送。JPEG 数据
的接收，采用 DMA 双缓冲机制，缓冲数组为：dcmi_line_buf（u32 类型，RGB 屏接收 RGB565
数据时，也是用这个数组）；数组大小为：jpeg_line_size，我们定义的是 2*1024，即数组大小
为 8K 字节（数组大小不能小于存储摄像头一行输出数据的大小）；JPEG 数据接收处理流程如
图 43.3.1 所示：



图 43.3.1 JPEG 数据流 DMA 双缓冲接收流程
JPEG 数据采集流程：当 JPEG 数据流传输给 MCU 的时候，首先由 M0AR 存储，此时如果
M1AR 有数据，则可以读取 M1AR 里面的数据，当 M0AR 数据满时，由 M1AR 存储，此时程
序可以读取 M0AR 里面所存储的数据，当 M1AR 数据满时，由 M0AR 存储……。这个存储数
据的操作，绝大部分是由 DMA 传输完成中断服务函数，调用 jpeg_dcmi_rx_callback 函数实现
的，当一帧数据传输完成时，会进入 DCMI 帧中断服务函数，调用 jpeg_data_process 函数，对
最后的剩余数据进行存储，完成一帧 JPEG 数据的采集。
2，jpeg_dcmi_rx_callback 函数
这是 jpeg 数据接收的主要函数，通过判断 DMA2_Stream1->CR 寄存器，读取不同 buf 里面
的数据，存储到 SDRAM 里面（jpeg_data_buf）。该函数由 DMA 的传输完成中断服务函数：
DMA2_Stream1_IRQHandler 调用。
3，jpeg_test 函数
该函数将 OV5640 设置为 JPEG 模式，并开启持续自动对焦，该函数实现 OV5640 的 JPEG
数据接收，并通过串口 2 发送给上位机软件。
4，rgblcd_dcmi_rx_callback 函数
该函数仅在使用 RGB 屏，且使用 RGB565 模式的时候用到。当使用 RGB 屏的时候，我们
每接收一行数据，就使用 DMA2D 填充到 RGB 屏的 GRAM，这里同样是使用 DMA 的双缓冲
机制来接收 RGB565 数据，原理参照图 43.3.1。该函数由 DMA 传输完成中断服务函数调用。
5，rgb565_test 函数
该函数将 OV5640 设置为 RGB565 模式，并将接收到的数据，传送给 LCD。当使用 MCU
屏的时候，完全由硬件 DMA 传输给 LCD，CPU 不用处理；当使用 RGB 屏的时候，数据先由
DMA 接收到双缓存里面，然后在 DMA 传输完成中断服务函数里面，调用函数：
rgblcd_dcmi_rx_callback，将接收到的数据，用 DMA2D 填充到 RGB LCD，显示到屏幕上。
6，main 函数
该函数完成对各相关硬件的初始化，然后检测 OV5640，最后通过按键选择来调用 jpeg_test
还是 rgb565_test，实现 JPEG 测试和 RGB565 测试。
前面提到，我们要用 USMART 来设置摄像头的参数，我们只需要在 usmart_nametab 里面
添加 OV5640_WR_Reg 和 OV5640_RD_Reg 等相关函数，就可以轻松调试摄像头了。
43.4 下载验证
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到 ALIENTEK 阿波罗 STM32 开发板上，在
OV5640 初始化成功后，屏幕提示选择模式，此时我们可以按 KEY0，进入 RGB565 模式测试，
也可以按 KEY1，进入 JPEG 模式测试。
当按 KEY0 后，选择 RGB565 模式，LCD 满屏显示压缩放后的图像（有变形），如图 43.4.1
所示：



图 43.4.1 RGB565 模式测试图片
此时，可以按 KEY_UP 切换为 1:1 显示（不变形）。同时还可以通过 KEY0 按键，设置对
比度；KEY1 按键，执行一次自动对焦；KEY2 按键，设置特效。
当按 KEY1 后，选择 JPEG 模式，此时屏幕显示 JPEG 数据传输进程，如图 43.4.2 所示：


图 43.4.2 JPEG 模式测试图
默认条件下，图像分辨率是 VGA(640*480)的，硬件上：我们需要一根 RS232 串口线连接
开发板的 COM2（注意要用跳线帽将 P8 的：COM2_RX 连接在 PA2(TX)）。如果没有 RS232 线，
也可以借助我们开发板板载的 USB 转串口实现（有 2 个办法：1，改代码，将串口 2 输出改到
串口 1；2，杜邦线连接 P8 的 PA2(TX)和 P4 的 RXD）。
我们打开上位机软件：ATK-CAM.exe（路径：光盘6，软件资料软件串口&网络摄像
头软件ATK-CAM.exe），选择正确的串口，然后波特率设置为 921600，打开即可收到下位机
传过来的图片了，如图 43.4.3 所示：



图 43.4.3 ATK-CAM 软件接收并显示 JPEG 图片
我们可以通过 KEY_UP 设置输出图像的尺寸（QQVGA~QSXGA）。通过 KEY0 按键，设置
对比度；KEY1 按键，执行一次自动对焦；KEY2 按键，设置特效。
同时，你还可以在串口（开发板的串口 1），通过 USMART 调用 SCCB_WR_Reg 等函数，
来设置 OV5640 的各寄存器，达到调试测试 OV5640 的目的，如图 43.4.4 所示：


图 43.4.4 USMART 调试 OV5640
从上图还可以看出，帧率为 7/8 帧（实际上是 7.5 帧），每张 JPEG 图片的大小是 33KB 左右（分辨率为：640*480 的时候）。