一、实验目的

学习灰度转换的原理，掌握OV2640 摄像头和VPIF总线的工作原理，实现OV2640 摄像头采集图像并进行实时灰度转换显示在 LCD 上。

二、实验原理

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。

OV2640时序

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16002个PCLK周期，输出16002个字节。

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。

TL2640摄像头模块和实验板的连接引脚对应表如表所示。DSP通过I2C总线配置摄像头的相关寄存器，摄像头采集的数据通过VPIF总线传输回DSP进行处理。

VPIF接口

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。更多的接口说明可以自行查看相关手册。

VPIF 传输协议

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。

RGB24图像灰度转换

RGB颜色空间作为一种常用的彩色图像表示模型，分别用红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色的组合来表示每个像素的颜色。一般情况下，RGB彩色图像灰度化有三种转化方案：

（1）加权平均法

（2）平均值法：对彩色图像的每个像素中的R、G、B三个分量的值进行简单的算术平均，将得到的平均值作为灰度图像对应像素的亮度值。

（3）最大值法：将彩色图像的每个像素中的R、G、B三个分量中的最大值作为灰度图对应像素的灰度值。

所谓加权平均法就是根据三基色的重要性及其他指标，将R、G、B三个分量以不同的权值进行加权平均。由于人眼对绿色的敏感最高，对蓝色敏感最低，因此我们可以按照下式对R、G、B三分量进行加权平均，则能得到较合理的灰度图像。

而实际应用时，希望避免低速的浮点运算，所以需要整数算法，由于系数都是3位精度的，可以将它们缩放1000倍来实现整数运算算法：

RGB一般是8位精度，现在缩放1000倍，所以上面的运算是32位整型的运算。后面那个除法是整数除法，所以需要加上500来实现四舍五入。

程序流程设计

程序流程设计中首先要使能缓存，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，灰度转换后将数据显示在LCD上。

三、操作现象

实验设备

硬件接口为LCD和VPIF 接口，所需硬件为实验板、仿真器、TL2640I 摄像头模块、LCD和电源。

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。

软件操作

导入工程，选择Demo文件夹下的对应工程

编译工程

将CCS连接实验箱并加载程序

点击运行程序

在LCD屏幕上实时显示采集并做了灰度转换处理的图像

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。