Среда, 07 июня 2017 12:00

Arduino Uno и камера ov7670 — пример использования Избранное

Оцените материал
(1 Голосовать)

В настоящий момент камера ov7670 является самым доступным модулем получения изображения для любителей Arduino. Когда-то она стоила около 12$, сейчас же её цена упала до менее 5$.

ov7670 (datasheet) имеет хорошие возможности для своей цены:

  • различные разрешение VGA (640 х 480); — QVGA (320 х 240); — CIF (352 х 240); — QCIF (176 × 144);
  • скорость передачи до 30 fps,
  • несколько способов кодирование изображения RAW RGB, RGB 565/555, YUV/YCbCr 4:2:2
  • интерфейс взаимодействия I2C.

Она была бы идеальна если бы не одна проблема — подключение и получение хотя бы тестового изображения, как и в любой мало-мальски сложной железке. В интернете много обсуждений, статей, рекомендаций, но четких шагов найти не получается: кто-то ленится их писать, кто-то выкладывает только схему или код, кто-то вообще ничего не выкладывает, а рапортует только об успешном подключении. Особо хочется отметить ComputerNerd, который выложил прекрасный пример с небольшим описанием, но для начинающего этого мало.

Данная статья призвана показать, как подключить, настроить и получить тестовое изображение с помощью  небольшой программки на java, что станет превосходной отправной точкой для дальнейших экспериментов.

Свои эксперименты я проводил на Arduino Uno, тк она лучше всего была описана — схемы подключения и статьи. Была попытка настроить на Arduino Mega, но закончилась она плачевно. Оказалось, что на ножнах A4 и A5 данная плата имеет уже опорное напряжение в 5v, которое спалило камеру.

В моём примере будет использована камера

  • AtmelStudio + arduino plugin
  • ov7670 без буфера, режим работы qvga (320×240), кодирование YUV
  • Arduino Uno
  • 2 резистора на 10кОм
  • 2 резистора на 4.7кОм
  • компьютер.

1. Схема подключения ov7670 к Arduino Uno

Программирование камеры нужно начать с правильно подключения.  Напряжение входов камеры местами отличается от напряжения Arduino, поэтому нужны резисторы.

Схема подключения ov7670 к Arduino Uno

2. Программа для ov7670 и Arduino Uno

Для составления программы был использован пример от ComputerNerd, который пришлось немного обрезать и доделать местами. Код :

ПОСМОТРЕТЬ КОД

 

//
// Source code for application to transmit image from ov7670 to PC via USB
// Example for Arduino Uno/Nano
// By Siarhei Charkes in 2015
// http://privateblog.info 
//

#include 
#include <avr/io.h>
#include <util/twi.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/pgmspace.h>

#define F_CPU 16000000UL
#define vga 	0
#define qvga 	1
#define qqvga 	2
#define yuv422 	0
#define rgb565 	1
#define bayerRGB 	2
#define camAddr_WR	0x42
#define camAddr_RD	0x43

/* Registers */
#define REG_GAIN		0x00	/* Gain lower 8 bits (rest in vref) */
#define REG_BLUE		0x01	/* blue gain */
#define REG_RED		    0x02	/* red gain */
#define REG_VREF		0x03	/* Pieces of GAIN, VSTART, VSTOP */
#define REG_COM1		0x04	/* Control 1 */
#define COM1_CCIR656	0x40    /* CCIR656 enable */

#define REG_BAVE		0x05	/* U/B Average level */
#define REG_GbAVE		0x06	/* Y/Gb Average level */
#define REG_AECHH		0x07	/* AEC MS 5 bits */
#define REG_RAVE		0x08	/* V/R Average level */
#define REG_COM2		0x09	/* Control 2 */
#define COM2_SSLEEP	        0x10	/* Soft sleep mode */
#define REG_PID		        0x0a	/* Product ID MSB */
#define REG_VER		        0x0b	/* Product ID LSB */
#define REG_COM3		0x0c	/* Control 3 */
#define COM3_SWAP	        0x40	/* Byte swap */
#define COM3_SCALEEN	        0x08	/* Enable scaling */
#define COM3_DCWEN	        0x04	/* Enable downsamp/crop/window */
#define REG_COM4		0x0d	/* Control 4 */
#define REG_COM5		0x0e	/* All "reserved" */
#define REG_COM6		0x0f	/* Control 6 */
#define REG_AECH		0x10	/* More bits of AEC value */
#define REG_CLKRC		0x11	/* Clocl control */
#define CLK_EXT		        0x40	/* Use external clock directly */
#define CLK_SCALE		0x3f	/* Mask for internal clock scale */
#define REG_COM7		0x12	/* Control 7 */ //REG mean address.
#define COM7_RESET	        0x80	/* Register reset */
#define COM7_FMT_MASK	        0x38
#define COM7_FMT_VGA	        0x00
#define	COM7_FMT_CIF	        0x20	/* CIF format */
#define COM7_FMT_QVGA	        0x10	/* QVGA format */
#define COM7_FMT_QCIF	        0x08	/* QCIF format */
#define	COM7_RGB	        0x04	/* bits 0 and 2 - RGB format */
#define	COM7_YUV	        0x00	/* YUV */
#define	COM7_BAYER	        0x01	/* Bayer format */
#define	COM7_PBAYER	        0x05	/* "Processed bayer" */
#define REG_COM8		0x13	/* Control 8 */
#define COM8_FASTAEC	        0x80	/* Enable fast AGC/AEC */
#define COM8_AECSTEP	        0x40	/* Unlimited AEC step size */
#define COM8_BFILT		0x20	/* Band filter enable */
#define COM8_AGC		0x04	/* Auto gain enable */
#define COM8_AWB		0x02	/* White balance enable */
#define COM8_AEC		0x01	/* Auto exposure enable */
#define REG_COM9		0x14	/* Control 9- gain ceiling */
#define REG_COM10		0x15	/* Control 10 */
#define COM10_HSYNC	        0x40	/* HSYNC instead of HREF */
#define COM10_PCLK_HB	        0x20	/* Suppress PCLK on horiz blank */
#define COM10_HREF_REV	        0x08	/* Reverse HREF */
#define COM10_VS_LEAD	        0x04	/* VSYNC on clock leading edge */
#define COM10_VS_NEG	        0x02	/* VSYNC negative */
#define COM10_HS_NEG	        0x01	/* HSYNC negative */
#define REG_HSTART		0x17	/* Horiz start high bits */
#define REG_HSTOP		0x18	/* Horiz stop high bits */
#define REG_VSTART		0x19	/* Vert start high bits */
#define REG_VSTOP		0x1a	/* Vert stop high bits */
#define REG_PSHFT		0x1b	/* Pixel delay after HREF */
#define REG_MIDH		0x1c	/* Manuf. ID high */
#define REG_MIDL		0x1d	/* Manuf. ID low */
#define REG_MVFP		0x1e	/* Mirror / vflip */
#define MVFP_MIRROR	        0x20	/* Mirror image */
#define MVFP_FLIP		0x10	/* Vertical flip */

#define REG_AEW		        0x24	/* AGC upper limit */
#define REG_AEB		        0x25  	/* AGC lower limit */
#define REG_VPT		        0x26	/* AGC/AEC fast mode op region */
#define REG_HSYST		0x30	/* HSYNC rising edge delay */
#define REG_HSYEN		0x31	/* HSYNC falling edge delay */
#define REG_HREF		0x32	/* HREF pieces */
#define REG_TSLB		0x3a	/* lots of stuff */
#define TSLB_YLAST		0x04	/* UYVY or VYUY - see com13 */
#define REG_COM11		0x3b	/* Control 11 */
#define COM11_NIGHT	        0x80	/* NIght mode enable */
#define COM11_NMFR	        0x60	/* Two bit NM frame rate */
#define COM11_HZAUTO	        0x10	/* Auto detect 50/60 Hz */
#define	COM11_50HZ	        0x08	/* Manual 50Hz select */
#define COM11_EXP		0x02
#define REG_COM12		0x3c	/* Control 12 */
#define COM12_HREF	        0x80	/* HREF always */
#define REG_COM13		0x3d	/* Control 13 */
#define COM13_GAMMA	        0x80	/* Gamma enable */
#define	COM13_UVSAT	        0x40	/* UV saturation auto adjustment */
#define COM13_UVSWAP	        0x01	/* V before U - w/TSLB */
#define REG_COM14		0x3e	/* Control 14 */
#define COM14_DCWEN	        0x10	/* DCW/PCLK-scale enable */
#define REG_EDGE		0x3f	/* Edge enhancement factor */
#define REG_COM15		0x40	/* Control 15 */
#define COM15_R10F0	        0x00	/* Data range 10 to F0 */
#define	COM15_R01FE	        0x80	/*			01 to FE */
#define COM15_R00FF	        0xc0	/*			00 to FF */
#define COM15_RGB565	        0x10	/* RGB565 output */
#define COM15_RGB555	        0x30	/* RGB555 output */
#define REG_COM16		0x41	/* Control 16 */
#define COM16_AWBGAIN	        0x08	/* AWB gain enable */
#define REG_COM17		0x42	/* Control 17 */
#define COM17_AECWIN	        0xc0	/* AEC window - must match COM4 */
#define COM17_CBAR	        0x08	/* DSP Color bar */
/*
* This matrix defines how the colors are generated, must be
* tweaked to adjust hue and saturation.
*
* Order: v-red, v-green, v-blue, u-red, u-green, u-blue
* They are nine-bit signed quantities, with the sign bit
* stored in0x58.Sign for v-red is bit 0, and up from there.
*/
#define	REG_CMATRIX_BASE	0x4f
#define CMATRIX_LEN 	        6
#define REG_CMATRIX_SIGN	0x58
#define REG_BRIGHT		0x55	/* Brightness */
#define REG_CONTRAS	        0x56	/* Contrast control */
#define REG_GFIX		0x69	/* Fix gain control */
#define REG_REG76		0x76	/* OV's name */
#define R76_BLKPCOR	        0x80	/* Black pixel correction enable */
#define R76_WHTPCOR	        0x40	/* White pixel correction enable */
#define REG_RGB444	        0x8c	/* RGB 444 control */
#define R444_ENABLE	        0x02	/* Turn on RGB444, overrides 5x5 */
#define R444_RGBX		0x01	/* Empty nibble at end */
#define REG_HAECC1		0x9f	/* Hist AEC/AGC control 1 */
#define REG_HAECC2		0xa0	/* Hist AEC/AGC control 2 */
#define REG_BD50MAX	        0xa5	/* 50hz banding step limit */
#define REG_HAECC3		0xa6	/* Hist AEC/AGC control 3 */
#define REG_HAECC4		0xa7	/* Hist AEC/AGC control 4 */
#define REG_HAECC5		0xa8	/* Hist AEC/AGC control 5 */
#define REG_HAECC6		0xa9	/* Hist AEC/AGC control 6 */
#define REG_HAECC7		0xaa	/* Hist AEC/AGC control 7 */
#define REG_BD60MAX	        0xab	/* 60hz banding step limit */
#define REG_GAIN		0x00	/* Gain lower 8 bits (rest in vref) */
#define REG_BLUE		0x01	/* blue gain */
#define REG_RED		        0x02	/* red gain */
#define REG_VREF		0x03	/* Pieces of GAIN, VSTART, VSTOP */
#define REG_COM1		0x04	/* Control 1 */
#define COM1_CCIR656	        0x40	/* CCIR656 enable */
#define REG_BAVE		0x05	/* U/B Average level */
#define REG_GbAVE		0x06	/* Y/Gb Average level */
#define REG_AECHH		0x07	/* AEC MS 5 bits */
#define REG_RAVE		0x08	/* V/R Average level */
#define REG_COM2		0x09	/* Control 2 */
#define COM2_SSLEEP	        0x10	/* Soft sleep mode */
#define REG_PID		        0x0a	/* Product ID MSB */
#define REG_VER		        0x0b	/* Product ID LSB */
#define REG_COM3		0x0c	/* Control 3 */
#define COM3_SWAP	        0x40	/* Byte swap */
#define COM3_SCALEEN	        0x08	/* Enable scaling */
#define COM3_DCWEN	        0x04	/* Enable downsamp/crop/window */
#define REG_COM4		0x0d	/* Control 4 */
#define REG_COM5		0x0e	/* All "reserved" */
#define REG_COM6		0x0f	/* Control 6 */
#define REG_AECH		0x10	/* More bits of AEC value */
#define REG_CLKRC		0x11	/* Clocl control */
#define CLK_EXT		        0x40	/* Use external clock directly */
#define CLK_SCALE		0x3f	/* Mask for internal clock scale */
#define REG_COM7		0x12	/* Control 7 */
#define COM7_RESET	        0x80	/* Register reset */
#define COM7_FMT_MASK	        0x38
#define COM7_FMT_VGA	        0x00
#define COM7_FMT_CIF	        0x20	/* CIF format */
#define COM7_FMT_QVGA	        0x10	/* QVGA format */
#define COM7_FMT_QCIF	        0x08	/* QCIF format */
#define COM7_RGB		0x04	/* bits 0 and 2 - RGB format */
#define COM7_YUV		0x00	/* YUV */
#define COM7_BAYER	        0x01	/* Bayer format */
#define COM7_PBAYER	        0x05	/* "Processed bayer" */
#define REG_COM8		0x13	/* Control 8 */
#define COM8_FASTAEC	        0x80	/* Enable fast AGC/AEC */
#define COM8_AECSTEP	        0x40	/* Unlimited AEC step size */
#define COM8_BFILT		0x20	/* Band filter enable */
#define COM8_AGC		0x04	/* Auto gain enable */
#define COM8_AWB		0x02	/* White balance enable */
#define COM8_AEC		0x01	/* Auto exposure enable */
#define REG_COM9		0x14	/* Control 9- gain ceiling */
#define REG_COM10		0x15	/* Control 10 */
#define COM10_HSYNC	        0x40	/* HSYNC instead of HREF */
#define COM10_PCLK_HB	        0x20	/* Suppress PCLK on horiz blank */
#define COM10_HREF_REV	        0x08	/* Reverse HREF */
#define COM10_VS_LEAD 	        0x04	/* VSYNC on clock leading edge */
#define COM10_VS_NEG	        0x02	/* VSYNC negative */
#define COM10_HS_NEG	        0x01	/* HSYNC negative */
#define REG_HSTART		0x17	/* Horiz start high bits */
#define REG_HSTOP		0x18	/* Horiz stop high bits */
#define REG_VSTART		0x19	/* Vert start high bits */
#define REG_VSTOP		0x1a	/* Vert stop high bits */
#define REG_PSHFT		0x1b	/* Pixel delay after HREF */
#define REG_MIDH		0x1c	/* Manuf. ID high */
#define REG_MIDL		0x1d	/* Manuf. ID low */
#define REG_MVFP		0x1e	/* Mirror / vflip */
#define MVFP_MIRROR	        0x20	/* Mirror image */
#define MVFP_FLIP		0x10	/* Vertical flip */
#define REG_AEW		        0x24	/* AGC upper limit */
#define REG_AEB		        0x25	/* AGC lower limit */
#define REG_VPT		        0x26	/* AGC/AEC fast mode op region */
#define REG_HSYST		0x30	/* HSYNC rising edge delay */
#define REG_HSYEN		0x31	/* HSYNC falling edge delay */
#define REG_HREF		0x32	/* HREF pieces */
#define REG_TSLB		0x3a	/* lots of stuff */
#define TSLB_YLAST		0x04	/* UYVY or VYUY - see com13 */
#define REG_COM11		0x3b	/* Control 11 */
#define COM11_NIGHT	        0x80	/* NIght mode enable */
#define COM11_NMFR	        0x60	/* Two bit NM frame rate */
#define COM11_HZAUTO	        0x10	/* Auto detect 50/60 Hz */
#define COM11_50HZ	        0x08	/* Manual 50Hz select */
#define COM11_EXP		0x02
#define REG_COM12		0x3c	/* Control 12 */
#define COM12_HREF	        0x80	/* HREF always */
#define REG_COM13		0x3d	/* Control 13 */
#define COM13_GAMMA	        0x80	/* Gamma enable */
#define COM13_UVSAT	        0x40	/* UV saturation auto adjustment */
#define COM13_UVSWAP	        0x01	/* V before U - w/TSLB */
#define REG_COM14		0x3e	/* Control 14 */
#define COM14_DCWEN	        0x10	/* DCW/PCLK-scale enable */
#define REG_EDGE		0x3f	/* Edge enhancement factor */
#define REG_COM15		0x40	/* Control 15 */
#define COM15_R10F0	        0x00	/* Data range 10 to F0 */
#define COM15_R01FE	        0x80	/*			01 to FE */
#define COM15_R00FF	        0xc0	/*			00 to FF */
#define COM15_RGB565	        0x10	/* RGB565 output */
#define COM15_RGB555	        0x30	/* RGB555 output */
#define REG_COM16		0x41	/* Control 16 */
#define COM16_AWBGAIN	        0x08	/* AWB gain enable */
#define REG_COM17		0x42	/* Control 17 */
#define COM17_AECWIN	        0xc0	/* AEC window - must match COM4 */
#define COM17_CBAR	        0x08	/* DSP Color bar */

#define CMATRIX_LEN             6
#define REG_BRIGHT		0x55	/* Brightness */
#define REG_REG76		0x76	/* OV's name */
#define R76_BLKPCOR	        0x80	/* Black pixel correction enable */
#define R76_WHTPCOR	        0x40	/* White pixel correction enable */
#define REG_RGB444	        0x8c	/* RGB 444 control */
#define R444_ENABLE	        0x02	/* Turn on RGB444, overrides 5x5 */
#define R444_RGBX		0x01	/* Empty nibble at end */
#define REG_HAECC1		0x9f	/* Hist AEC/AGC control 1 */
#define REG_HAECC2		0xa0	/* Hist AEC/AGC control 2 */
#define REG_BD50MAX	        0xa5	/* 50hz banding step limit */
#define REG_HAECC3		0xa6	/* Hist AEC/AGC control 3 */
#define REG_HAECC4		0xa7	/* Hist AEC/AGC control 4 */
#define REG_HAECC5		0xa8	/* Hist AEC/AGC control 5 */
#define REG_HAECC6		0xa9	/* Hist AEC/AGC control 6 */
#define REG_HAECC7		0xaa	/* Hist AEC/AGC control 7 */
#define REG_BD60MAX	        0xab	/* 60hz banding step limit */
#define MTX1		        0x4f	/* Matrix Coefficient 1 */
#define MTX2		        0x50	/* Matrix Coefficient 2 */
#define MTX3		        0x51	/* Matrix Coefficient 3 */
#define MTX4		        0x52	/* Matrix Coefficient 4 */
#define MTX5		        0x53	/* Matrix Coefficient 5 */
#define MTX6		        0x54	/* Matrix Coefficient 6 */
#define REG_CONTRAS	        0x56	/* Contrast control */
#define MTXS		        0x58	/* Matrix Coefficient Sign */
#define AWBC7		        0x59	/* AWB Control 7 */
#define AWBC8		        0x5a	/* AWB Control 8 */
#define AWBC9		        0x5b	/* AWB Control 9 */
#define AWBC10		        0x5c	/* AWB Control 10 */
#define AWBC11		        0x5d	/* AWB Control 11 */
#define AWBC12		        0x5e	/* AWB Control 12 */
#define REG_GFI		        0x69	/* Fix gain control */
#define GGAIN		        0x6a	/* G Channel AWB Gain */
#define DBLV		        0x6b	
#define AWBCTR3		        0x6c	/* AWB Control 3 */
#define AWBCTR2		        0x6d	/* AWB Control 2 */
#define AWBCTR1		        0x6e	/* AWB Control 1 */
#define AWBCTR0		        0x6f	/* AWB Control 0 */

struct regval_list{
	uint8_t reg_num;
	uint16_t value;
};

const struct regval_list qvga_ov7670[] PROGMEM = {
	{ REG_COM14, 0x19 },
	{ 0x72, 0x11 },
	{ 0x73, 0xf1 },

	{ REG_HSTART, 0x16 },
	{ REG_HSTOP, 0x04 },
	{ REG_HREF, 0xa4 },
	{ REG_VSTART, 0x02 },
	{ REG_VSTOP, 0x7a },
	{ REG_VREF, 0x0a },


/*	{ REG_HSTART, 0x16 },
	{ REG_HSTOP, 0x04 },
	{ REG_HREF, 0x24 },
	{ REG_VSTART, 0x02 },
	{ REG_VSTOP, 0x7a },
	{ REG_VREF, 0x0a },*/
	{ 0xff, 0xff },	/* END MARKER */
};

const struct regval_list yuv422_ov7670[] PROGMEM = {
	{ REG_COM7, 0x0 },	/* Selects YUV mode */
	{ REG_RGB444, 0 },	/* No RGB444 please */
	{ REG_COM1, 0 },
	{ REG_COM15, COM15_R00FF },
	{ REG_COM9, 0x6A },	/* 128x gain ceiling; 0x8 is reserved bit */
	{ 0x4f, 0x80 },		/* "matrix coefficient 1" */
	{ 0x50, 0x80 },		/* "matrix coefficient 2" */
	{ 0x51, 0 },		/* vb */
	{ 0x52, 0x22 },		/* "matrix coefficient 4" */
	{ 0x53, 0x5e },		/* "matrix coefficient 5" */
	{ 0x54, 0x80 },		/* "matrix coefficient 6" */
	{ REG_COM13, COM13_UVSAT },
	{ 0xff, 0xff },		/* END MARKER */
};

const struct regval_list ov7670_default_regs[] PROGMEM = {//from the linux driver
	{ REG_COM7, COM7_RESET },
	{ REG_TSLB, 0x04 },	/* OV */
	{ REG_COM7, 0 },	/* VGA */
	/*
	* Set the hardware window.  These values from OV don't entirely
	* make sense - hstop is less than hstart.  But they work...
	*/
	{ REG_HSTART, 0x13 }, { REG_HSTOP, 0x01 },
	{ REG_HREF, 0xb6 }, { REG_VSTART, 0x02 },
	{ REG_VSTOP, 0x7a }, { REG_VREF, 0x0a },

	{ REG_COM3, 0 }, { REG_COM14, 0 },
	/* Mystery scaling numbers */
	{ 0x70, 0x3a }, { 0x71, 0x35 },
	{ 0x72, 0x11 }, { 0x73, 0xf0 },
	{ 0xa2,/* 0x02 changed to 1*/1 }, { REG_COM10, 0x0 },
	/* Gamma curve values */
	{ 0x7a, 0x20 }, { 0x7b, 0x10 },
	{ 0x7c, 0x1e }, { 0x7d, 0x35 },
	{ 0x7e, 0x5a }, { 0x7f, 0x69 },
	{ 0x80, 0x76 }, { 0x81, 0x80 },
	{ 0x82, 0x88 }, { 0x83, 0x8f },
	{ 0x84, 0x96 }, { 0x85, 0xa3 },
	{ 0x86, 0xaf }, { 0x87, 0xc4 },
	{ 0x88, 0xd7 }, { 0x89, 0xe8 },
	/* AGC and AEC parameters.  Note we start by disabling those features,
	then turn them only after tweaking the values. */
	{ REG_COM8, COM8_FASTAEC | COM8_AECSTEP },
	{ REG_GAIN, 0 }, { REG_AECH, 0 },
	{ REG_COM4, 0x40 }, /* magic reserved bit */
	{ REG_COM9, 0x18 }, /* 4x gain + magic rsvd bit */
	{ REG_BD50MAX, 0x05 }, { REG_BD60MAX, 0x07 },
	{ REG_AEW, 0x95 }, { REG_AEB, 0x33 },
	{ REG_VPT, 0xe3 }, { REG_HAECC1, 0x78 },
	{ REG_HAECC2, 0x68 }, { 0xa1, 0x03 }, /* magic */
	{ REG_HAECC3, 0xd8 }, { REG_HAECC4, 0xd8 },
	{ REG_HAECC5, 0xf0 }, { REG_HAECC6, 0x90 },
	{ REG_HAECC7, 0x94 },
	{ REG_COM8, COM8_FASTAEC | COM8_AECSTEP | COM8_AGC | COM8_AEC },
	{ 0x30, 0 }, { 0x31, 0 },//disable some delays
	/* Almost all of these are magic "reserved" values.  */
	{ REG_COM5, 0x61 }, { REG_COM6, 0x4b },
	{ 0x16, 0x02 }, { REG_MVFP, 0x07 },
	{ 0x21, 0x02 }, { 0x22, 0x91 },
	{ 0x29, 0x07 }, { 0x33, 0x0b },
	{ 0x35, 0x0b }, { 0x37, 0x1d },
	{ 0x38, 0x71 }, { 0x39, 0x2a },
	{ REG_COM12, 0x78 }, { 0x4d, 0x40 },
	{ 0x4e, 0x20 }, { REG_GFIX, 0 },
	/*{0x6b, 0x4a},*/{ 0x74, 0x10 },
	{ 0x8d, 0x4f }, { 0x8e, 0 },
	{ 0x8f, 0 }, { 0x90, 0 },
	{ 0x91, 0 }, { 0x96, 0 },
	{ 0x9a, 0 }, { 0xb0, 0x84 },
	{ 0xb1, 0x0c }, { 0xb2, 0x0e },
	{ 0xb3, 0x82 }, { 0xb8, 0x0a },

	/* More reserved magic, some of which tweaks white balance */
	{ 0x43, 0x0a }, { 0x44, 0xf0 },
	{ 0x45, 0x34 }, { 0x46, 0x58 },
	{ 0x47, 0x28 }, { 0x48, 0x3a },
	{ 0x59, 0x88 }, { 0x5a, 0x88 },
	{ 0x5b, 0x44 }, { 0x5c, 0x67 },
	{ 0x5d, 0x49 }, { 0x5e, 0x0e },
	{ 0x6c, 0x0a }, { 0x6d, 0x55 },
	{ 0x6e, 0x11 }, { 0x6f, 0x9e }, /* it was 0x9F "9e for advance AWB" */
	{ 0x6a, 0x40 }, { REG_BLUE, 0x40 },
	{ REG_RED, 0x60 },
	{ REG_COM8, COM8_FASTAEC | COM8_AECSTEP | COM8_AGC | COM8_AEC | COM8_AWB },

	/* Matrix coefficients */
	{ 0x4f, 0x80 }, { 0x50, 0x80 },
	{ 0x51, 0 },    { 0x52, 0x22 },
	{ 0x53, 0x5e }, { 0x54, 0x80 },
	{ 0x58, 0x9e },

	{ REG_COM16, COM16_AWBGAIN }, { REG_EDGE, 0 },
	{ 0x75, 0x05 }, { REG_REG76, 0xe1 },
	{ 0x4c, 0 },     { 0x77, 0x01 },
	{ REG_COM13, /*0xc3*/0x48 }, { 0x4b, 0x09 },
	{ 0xc9, 0x60 },		/*{REG_COM16, 0x38},*/
	{ 0x56, 0x40 },

	{ 0x34, 0x11 }, { REG_COM11, COM11_EXP | COM11_HZAUTO },
	{ 0xa4, 0x82/*Was 0x88*/ }, { 0x96, 0 },
	{ 0x97, 0x30 }, { 0x98, 0x20 },
	{ 0x99, 0x30 }, { 0x9a, 0x84 },
	{ 0x9b, 0x29 }, { 0x9c, 0x03 },
	{ 0x9d, 0x4c }, { 0x9e, 0x3f },
	{ 0x78, 0x04 },

	/* Extra-weird stuff.  Some sort of multiplexor register */
	{ 0x79, 0x01 }, { 0xc8, 0xf0 },
	{ 0x79, 0x0f }, { 0xc8, 0x00 },
	{ 0x79, 0x10 }, { 0xc8, 0x7e },
	{ 0x79, 0x0a }, { 0xc8, 0x80 },
	{ 0x79, 0x0b }, { 0xc8, 0x01 },
	{ 0x79, 0x0c }, { 0xc8, 0x0f },
	{ 0x79, 0x0d }, { 0xc8, 0x20 },
	{ 0x79, 0x09 }, { 0xc8, 0x80 },
	{ 0x79, 0x02 }, { 0xc8, 0xc0 },
	{ 0x79, 0x03 }, { 0xc8, 0x40 },
	{ 0x79, 0x05 }, { 0xc8, 0x30 },
	{ 0x79, 0x26 },
	{ 0xff, 0xff },	/* END MARKER */
};


void error_led(void){
	DDRB |= 32;//make sure led is output
	while (1){//wait for reset
		PORTB ^= 32;// toggle led
		_delay_ms(100);
	}
}

void twiStart(void){
	TWCR = _BV(TWINT) | _BV(TWSTA) | _BV(TWEN);//send start
	while (!(TWCR & (1 << TWINT)));//wait for start to be transmitted
	if ((TWSR & 0xF8) != TW_START)
		error_led();
}

void twiWriteByte(uint8_t DATA, uint8_t type){
	TWDR = DATA;
	TWCR = _BV(TWINT) | _BV(TWEN);
	while (!(TWCR & (1 << TWINT))) {}
	if ((TWSR & 0xF8) != type)
		error_led();
}

void twiAddr(uint8_t addr, uint8_t typeTWI){
	TWDR = addr;//send address
	TWCR = _BV(TWINT) | _BV(TWEN);		/* clear interrupt to start transmission */
	while ((TWCR & _BV(TWINT)) == 0);	/* wait for transmission */
	if ((TWSR & 0xF8) != typeTWI)
		error_led();
}

void wrReg(uint8_t reg, uint8_t dat){
	//send start condition
	twiStart();
	twiAddr(camAddr_WR, TW_MT_SLA_ACK);
	twiWriteByte(reg, TW_MT_DATA_ACK);
	twiWriteByte(dat, TW_MT_DATA_ACK);
	TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWEN) | (1 << TWSTO);//send stop
	_delay_ms(1);
}

static uint8_t twiRd(uint8_t nack){
	if (nack){
		TWCR = _BV(TWINT) | _BV(TWEN);
		while ((TWCR & _BV(TWINT)) == 0);	/* wait for transmission */
		if ((TWSR & 0xF8) != TW_MR_DATA_NACK)
			error_led();
		return TWDR;
	}
	else{
		TWCR = _BV(TWINT) | _BV(TWEN) | _BV(TWEA);
		while ((TWCR & _BV(TWINT)) == 0); /* wait for transmission */
		if ((TWSR & 0xF8) != TW_MR_DATA_ACK)
			error_led();
		return TWDR;
	}
}

uint8_t rdReg(uint8_t reg){
	uint8_t dat;
	twiStart();
	twiAddr(camAddr_WR, TW_MT_SLA_ACK);
	twiWriteByte(reg, TW_MT_DATA_ACK);
	TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWEN) | (1 << TWSTO);//send stop
	_delay_ms(1);
	twiStart();
	twiAddr(camAddr_RD, TW_MR_SLA_ACK);
	dat = twiRd(1);
	TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWEN) | (1 << TWSTO);//send stop
	_delay_ms(1);
	return dat;
}

void wrSensorRegs8_8(const struct regval_list reglist[]){
	uint8_t reg_addr, reg_val;
	const struct regval_list *next = reglist;
	while ((reg_addr != 0xff) | (reg_val != 0xff)){
		reg_addr = pgm_read_byte(&next->reg_num);
		reg_val = pgm_read_byte(&next->value);
		wrReg(reg_addr, reg_val);
		next++;
	}
}

void setColor(void){
	wrSensorRegs8_8(yuv422_ov7670);
}

void setRes(void){
	wrReg(REG_COM3, 4);	// REG_COM3 enable scaling
	wrSensorRegs8_8(qvga_ov7670);
}

void camInit(void){
	wrReg(0x12, 0x80);
	_delay_ms(100);
	wrSensorRegs8_8(ov7670_default_regs);
	wrReg(REG_COM10, 32);//PCLK does not toggle on HBLANK.
}

void arduinoUnoInut(void) {
	cli();//disable interrupts
	
    /* Setup the 8mhz PWM clock
	* This will be on pin 11*/
	DDRB |= (1 << 3);//pin 11
	ASSR &= ~(_BV(EXCLK) | _BV(AS2));
	TCCR2A = (1 << COM2A0) | (1 << WGM21) | (1 << WGM20);
	TCCR2B = (1 << WGM22) | (1 << CS20);
	OCR2A = 0;//(F_CPU)/(2*(X+1))
	DDRC &= ~15;//low d0-d3 camera
	DDRD &= ~252;//d7-d4 and interrupt pins
	_delay_ms(3000);
	
    //set up twi for 100khz
	TWSR &= ~3;//disable prescaler for TWI
	TWBR = 72;//set to 100khz
	
    //enable serial
	UBRR0H = 0;
	UBRR0L = 1;//0 = 2M baud rate. 1 = 1M baud. 3 = 0.5M. 7 = 250k 207 is 9600 baud rate.
	UCSR0A |= 2;//double speed aysnc
	UCSR0B = (1 << RXEN0) | (1 << TXEN0);//Enable receiver and transmitter
	UCSR0C = 6;//async 1 stop bit 8bit char no parity bits
}


void StringPgm(const char * str){
	do{
	    while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0)));//wait for byte to transmit
	    UDR0 = pgm_read_byte_near(str);
    	while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0)));//wait for byte to transmit
	} while (pgm_read_byte_near(++str));
}

static void captureImg(uint16_t wg, uint16_t hg){
	uint16_t y, x;

	StringPgm(PSTR("*RDY*"));

	while (!(PIND & 8));//wait for high
	while ((PIND & 8));//wait for low

    y = hg;
	while (y--){
        x = wg;
	    //while (!(PIND & 256));//wait for high
		while (x--){
			while ((PIND & 4));//wait for low
            UDR0 = (PINC & 15) | (PIND & 240);
        	while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0)));//wait for byte to transmit
			while (!(PIND & 4));//wait for high
			while ((PIND & 4));//wait for low
			while (!(PIND & 4));//wait for high
		}
	  //  while ((PIND & 256));//wait for low
	}
   	_delay_ms(100);
}

void setup(){
	arduinoUnoInut();
	camInit();
	setRes();
	setColor();
	wrReg(0x11, 12);
}


void loop(){
	captureImg(320, 240);
}

Основные шаги в коде следующие:

1. Настройка ШИМ Arduino Uno, чтоб она выдавала 8mhz на 11 ножке.

DDRB |= (1 << 3); //pin 11
ASSR &= ~(_BV(EXCLK) | _BV(AS2));
TCCR2A = (1 << COM2A0) | (1 << WGM21) | (1 << WGM20);
TCCR2B = (1 << WGM22) | (1 << CS20);
OCR2A = 0;//(F_CPU)/(2*(X+1))
DDRC &= ~15; //low d0-d3 camera
DDRD &= ~252; //d7-d4 and interrupt pins

2. Настройка интерфейса I2C

TWSR &= ~3;//disable prescaler for TWI
TWBR = 72;//set to 100khz

3. Настройка RS232.

UBRR0H = 0;
UBRR0L = 1;//0 = 2M baud rate. 1 = 1M baud. 3 = 0.5M. 7 = 250k 207 is 9600 baud rate.
UCSR0A |= 2;//double speed aysnc
UCSR0B = (1 << RXEN0) | (1 << TXEN0);//Enable receiver and transmitter
UCSR0C = 6;//async 1 stop bit 8bit char no parity bits

4. Настройка камеры

….
wrReg(0x12, 0x80);
_delay_ms(100);
wrSensorRegs8_8(ov7670_default_regs);
wrReg(REG_COM10, 32);//PCLK does not toggle on HBLANK.

5. Получение изображения

Режим работы камеры передачи изображения был задан YUV. В этом случае каждый пиксель кодируется двумя байтами. Первый байт кодирует градацию серого, второй — цветоразностная составляющая.

yuv_ov7670

Задача у нас — получить хотя бы черно-белое изображения, поэтому второй байт можно отбросить.

Далее следует привести осциллограмму из которой станет ясно, каких сигналов мы ожидаем с high и low значением.

осциллограмма ov7670

 


StringPgm(PSTR("*RDY*"));

//VSYNC
while (!(PIND & 8));//wait for high
while ((PIND & 8));//wait for low

y = hg;
while (y--){
   x = wg;
   while (x--){
      //PCLK
      while ((PIND & 4));//wait for low
      UDR0 = (PINC & 15) | (PIND & 240);
      while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0)));//wait for byte to transmit
      while (!(PIND & 4));//wait for high
      while ((PIND & 4));//wait for low
      while (!(PIND & 4));//wait for high
   }
}
_delay_ms(100);

3. Программа на java для получения изображения с ov7670 через Arduino Uno

Программа для получения изображения предельно простая. Она получает данные с порта COM9, используя Java Communication API и сохраняет в виде bmp. Все переменные заданы прямо в коде, поэтому придётся поменять на ваши.

grabber

4. Результаты

out221 out21

out122 out189

На основе полученных изображений сразу можно сделать вывод о недостатках:
1. Отсутствие внутреннего буфера приводит к смазывание картинки, тк она сразу передается на компьютер, а это занимает время.
2. Наблюдаются артефакты в виде горизонтальных полосок — сбой синхронизации в получении картинки. Вместо градации серого отправляется цветоразностная составляющая.
3. Объект должен быть в фокусе камеры для четкого изображения

На этом статью можно закончить. Жду замечаний и предложений.

Источник - http://privateblog.info/arduino-uno-i-kamera-ov7670-primer-ispolzovaniya/

Author

Bender

Я поделюсь с тобой всеми знаниями, которые доступны мне.

Комментарии (0)

There are no comments posted here yet

Оставьте свой комментарий

  1. Posting comment as a guest. Sign up or login to your account.
Вложения (0 / 3)
Share Your Location

О нас

Основой деятельностью портала является показ и объяснение что представляет собой выражени "Робот", "Робототехника", "Законы робототехники", "Мехатроника", "Искусственный интеллект(ИИ)". 

 Если у Вас есть интересная информация по тематике сайта и Вы готовы ей поделиться, - обращайтесь на емайл через форму обратной связи. И мы опубликуем Вашу статью

Мы используем файлы cookie для улучшения нашего веб-сайта. Продолжая использовать этот веб-сайт, вы даете согласие на использование файлов cookie. More details…