【得捷电子Follow me第1期】自选5-使用C++实现OV2640摄像头的访问

北方

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使用C++实现OV2640摄像头的访问

1. 这次得捷电子的活动使用MicroPython实现了很多功能，逻辑清楚，效果显著，不过美中不足的是对于PicoW的资源利用不充分，比如DMA等高速访问都不能简单实现。所以，还是要考虑用C++的方法来实现，这里对于摄像头的访问就需要比较大的数据交换，最适合体现这个过程。

2. 安装开发环境。

    对于Pico W的使用，推荐在windows下的visual code实现，也可以用树莓派4B在linux环境下实现，也是很有意思的，不过在windows实现也是大同小异。访问

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 下载并安装，可以直接创建PICO SDK的开发环境并直接实现。如果手动，就要比较麻烦，需要安装以下工具，

然后可以直接使用Powershell环境，输入

code .

直接进入开发环境，

2 摄像头OV2640和Pico W连接

2.1 摄像头的端口是SCCB协议和并行数据口，因为PicoW的端口有限，所以实际上还是用I2C来实现SCCB协议的模拟实现，用SCCB来传输数据包，这样的速度不如并行端口来实现的快，

使用的SIOC，SIOD作为SCK和SDIO，另外是XCLK等行同步命令和列同步信号，实现扫描，

对应连接的PicoW的接口可以直接在丝印上找到，

按照这个设置连接对应线

连接如下，

3 代码和编译

主函数Main.c的逻辑简单

#include <stdio.h>
#include "pico/stdlib.h"
#include "ov2640.h"

const int PIN_LED = 25;

const int PIN_CAM_SIOC = 5; // I2C0 SCL
const int PIN_CAM_SIOD = 4; // I2C0 SDA
const int PIN_CAM_RESETB = 2;
const int PIN_CAM_XCLK = 3;
const int PIN_CAM_VSYNC = 16;
const int PIN_CAM_Y2_PIO_BASE = 6;

const uint8_t CMD_REG_WRITE = 0xAA;
const uint8_t CMD_REG_READ = 0xBB;
const uint8_t CMD_CAPTURE = 0xCC;

uint8_t image_buf[352*288*2];

int main() {
	stdio_uart_init();
	uart_set_baudrate(uart0, 1000000);

	printf("\n\nBooted!\n");

	gpio_init(PIN_LED);
	gpio_set_dir(PIN_LED, GPIO_OUT);

	struct ov2640_config config;
	config.sccb = i2c0;
	config.pin_sioc = PIN_CAM_SIOC;
	config.pin_siod = PIN_CAM_SIOD;

	config.pin_resetb = PIN_CAM_RESETB;
	config.pin_xclk = PIN_CAM_XCLK;
	config.pin_vsync = PIN_CAM_VSYNC;
	config.pin_y2_pio_base = PIN_CAM_Y2_PIO_BASE;

	config.pio = pio0;
	config.pio_sm = 0;

	config.dma_channel = 0;
	config.image_buf = image_buf;
	config.image_buf_size = sizeof(image_buf);

	ov2640_init(&config);

	ov2640_reg_write(&config, 0xff, 0x01);
	uint8_t midh = ov2640_reg_read(&config, 0x1C);
	uint8_t midl = ov2640_reg_read(&config, 0x1D);
	printf("MIDH = 0x%02x, MIDL = 0x%02x\n", midh, midl);

	while (true) {
		uint8_t cmd;
		uart_read_blocking(uart0, &cmd, 1);

		gpio_put(PIN_LED, !gpio_get(PIN_LED));
		
		if (cmd == CMD_REG_WRITE) {
			uint8_t reg;
			uart_read_blocking(uart0, ®, 1);

			uint8_t value;
			uart_read_blocking(uart0, &value, 1);

			ov2640_reg_write(&config, reg, value);
		} else if (cmd == CMD_REG_READ) {
			uint8_t reg;
			uart_read_blocking(uart0, ®, 1);

			uint8_t value = ov2640_reg_read(&config, reg);

			uart_write_blocking(uart0, &value, 1);
		} else if (cmd == CMD_CAPTURE) {
			ov2640_capture_frame(&config);
			uart_write_blocking(uart0, config.image_buf, config.image_buf_size);
		}
	}

	return 0;
}

这里其实是混合编程，还采用了image.pio的汇编代码实现快速的DMA初始化

.program image
.wrap_target
	wait 1 pin 9 // wait for hsync
	wait 1 pin 8 // wait for rising pclk
	in pins 8
	wait 0 pin 8
.wrap

% c-sdk {
void image_program_init(PIO pio, uint sm, uint offset, uint pin_base) {
	pio_sm_set_consecutive_pindirs(pio, sm, pin_base, 10, false);

	pio_sm_config c = image_program_get_default_config(offset);
	sm_config_set_in_pins(&c, pin_base);
	sm_config_set_in_shift(&c, false, true, 8);
	sm_config_set_fifo_join(&c, PIO_FIFO_JOIN_RX);

	pio_sm_init(pio, sm, offset, &c);
	pio_sm_set_enabled(pio, sm, true);
}
%}

访问的方法是通过i2c的地址0x60访问

static const uint8_t OV2640_ADDR = 0x60 >> 1;

这样，写入不同的OV2640地址，分别确定为命令和数据，这样在完成初始化之后，读取I2C的通道数据直接入DMA写入设定的内存buff中，

void ov2640_capture_frame(struct ov2640_config *config) {
	dma_channel_config c = dma_channel_get_default_config(config->dma_channel);
	channel_config_set_read_increment(&c, false);
	channel_config_set_write_increment(&c, true);
	channel_config_set_dreq(&c, pio_get_dreq(config->pio, config->pio_sm, false));
	channel_config_set_transfer_data_size(&c, DMA_SIZE_8);
	
	dma_channel_configure(
		config->dma_channel, &c,
		config->image_buf,
		&config->pio->rxf[config->pio_sm],
		config->image_buf_size,
		false
	);

	// Wait for vsync rising edge to start frame
	while (gpio_get(config->pin_vsync) == true);
	while (gpio_get(config->pin_vsync) == false);

	dma_channel_start(config->dma_channel);
	dma_channel_wait_for_finish_blocking(config->dma_channel);
}

4 编译和下载

4.1 在VScode中的编译非常简单，因为在安装PiCo SDK的过程中都配置好了开发环境，直接编译就可以，结果顺利通过，

不过下载的过程中openocd没有找到写入CMSIS-dap端口，这个也支持jlink写入，在sdk的配置中选择就可以。查看编译的结果，已经生成了多种格式的二进制文件，

不过，pico W还有一个功能就是用大容量外存的方式，选择uf2文件直接进入bootloader模式后复制进入就相当于写入了。

写入后顺利完成。

 

5 小结

这个开发的过程中，使用c++比micropython负责很多，但是即使这样，也是非常好用的，同时还可以支持更多的资源和能力，是对于复杂一些程序的更优选择。

 

 

 

 

 

 

 

 

wangerxian

相对于micropython我也比较喜欢用C/C++

ly87802541

给力！