基于STM32F407的图像远程采集终端

本文阐述一种基于STM32F407的图像远程采集终端，分别从终端采集硬件设计和终端采集软件设计两方面进行论述，并借助实验验证该采集终端的有效性和合理性。

1、终端采集硬件设计

系统的主体框图如图1所示，它主要由STM32F407芯片、OV7670CMOS图像传感器和上位机软件等几个重要部分组成。STM32F407是整个远程采集终端的核心，起到了承上启下的关键作用，一方面它将完成底层信号的获取和预处理，另一方面它将通过网络将采集到的彩色图像数据实时传送到上位机，本文将重点介绍这两部分的内容。

图1  系统主体框图

1．1、STM32F407与OV7670的硬件连接

在图2中，利用STM32F407的PH9～PH12、PH14，PI4、PI6、PI7接口接收OV7670经DCMI接口输出的8位图像数据。OV7670的SIO＿C和SIO＿D接口分别与STM32F407PF8、PF9引脚相连，通过该接口实现对摄像头的初始化配置。OV7670CMOS摄像头配置COM7寄存器实现采集到的是RGB565的16位图像数据，通过DMA将数据传输到图像数据缓冲区，当垂直同步中断到来时表示缓冲区中已存满一帧图像数据，控制器取出图像数据缓冲去的数据进行后续的处理，然后传输到上位机。摄像头与STM32F407的连接图如图2所示：

图2  OV7670与STM32F407连接电路图

1．2、STM32F407以太网通信接口电路

以太网通信接口模块是由CPU所内置的以太网MAC、专用10／100MPHYLAN8720A、HR11105A以及RJ45网口组成。以太网物理层器件LAN8720A作为TCP／IP协议的物理层器件。HR911105A为RJ45网络接口器件。当上位机PC有数据要求时，数据请求指令首先通过双绞线、HR911105A和STM32F407的以太网模块进入控制器，指令数据在其内部进行格式转换至SPI格式，然后通过SPI总线送至STM32F407，在STM32F407内实现SPI格式数据到以太网数据的转换。完成IP封装后的数据经过STM32F407的以太网模块、LAN8720A及HR911105A接口和双绞线传送至上位机。芯片引脚连接图如图3。

图3  LAN8720A与STM32F407硬件连接电路示意图

2、终端采集软件设计

软件设计主要包括在STM32F407上实现TCP／IP协议并与上位机通信，控制OV7670CMOS图像传感器实现图像数据的采集和传输等工作。STM32F407程序设计在KeiluVision4环境下实现，主要包括以下两部分：一是OV7670完成模拟信号的采集；二是远程传输数据的实现。本文主要介绍STM32F407程序的实现方法。

2．1、OV7670完成模拟信号的采集

在图像采集软件设计中，对系统各个部分的初始化是最为关键的一步，只有对各部分初始化成功以后，才能实现图像采集功能。图像采集初始化程序主要包括对系统时钟、SCCB接口、DMA、DCMI接口、OV7670摄像头等的初始化。在系统初始化设置成功以后，微控制器不断监测VSYNC信号电平变化，根据VSYNC产生的中断情况，控制对数据的读取。终端图像采集程序流程图如图4所示：

图4  图像采集程序流程图

（1）设置SCCB的相关参数

由于对摄像头工作参数的配置主要通过SCCB来实现，因此，在系统进行软件设计时，首先设计SCCB相关程序，进而通过SCCB设置摄像头的相关参数。SCCB设计的重要函数如下。

voidsccb＿bus＿init（void）

{

GPIO＿InitTypeDefGPIO＿InitStructure;//结构体初始化

RCC＿AHB1PeriphClockCmd（RCC＿AHB1Periph＿GPIOF，ENABLE）;//使能GPIOF时钟

GPIO＿InitStructure．GPIO＿Pin＝GPIO＿Pin＿8｜GPIO＿Pin＿9;//SCCB＿SIC:PE2、SCCB＿SID:PE3

GPIO＿InitStructure．GPIO＿Mode＝GPIO＿Mode＿OUT;//设置为输出

GPIO＿InitStructure．GPIO＿OType＝GPIO＿OType＿PP;//设置为推免模式

GPIO＿InitStructure．GPIO＿PuPd＝GPIO＿PuPd＿UP;//悬浮模式

GPIO＿InitStructure．GPIO＿Speed＝GPIO＿Speed＿50MHz;//50MHz时钟频率

GPIO＿Init（GPIOF，＆GPIO＿InitStructure）;}

（2）OV7670的寄存器的配置

在完成SCCB初始化、起始与停止等相关程序后，配置OV7670寄存器完成工作参数的设置，包括显示模式、输出格式、增益控制等。OV7670的寄存器配置如下：

constuint8＿tOV7670＿reg［OV7670＿REG＿NUM］［2］＝{

{0x12，0x14};//设为VGA显示模式

{0x40，0xd0};//RGB565输出格式

{0x3e，0x00};//PCLK不分频

{0x71，0x00};//非测试模式

／*图像分辨率的配置*／

{0x32，0x80}，

{0x17，0x16}，

{0x18，0x04}，

{0x19，0x02}，

{0x1a，0x7a}，

{0x03，0x03}，．．．．．．}