基于STM32F407和OV7670的低端視頻監控系統

2014-08-27 08:34:28陶杰王欣

單片機與嵌入式系統應用 2014年3期

關鍵詞：系統

陶杰，王欣

（軍械工程學院，石家莊050003）

引言

本系統著眼于經濟型視頻監控系統，可應用于工業自動化設備、汽車安全駕駛、醫療設施或大樓供水、供電等系統的監控，應用前景廣闊、成本低廉、系統簡潔。

1 芯片簡介

1.1 STM32F407簡介

本系統采用的處理器是意法半導體公司的STM32F407，該處理器以32 位Cortex-M4 為內核，具有浮點運算功能的低端高速ARM，其內部集成了大量可供立即使用的資源，如TFT 液晶顯示器接口（Flexible Stactic Memory Control，FSMC）、攝像頭接口（Camera Interface）、DMA 控制器［1］等，方便且實用。

1.2 OV7670簡介

OV7670是OmniVision公司基于CMOS VGA 的圖像傳感器，可通過SCCB總線控制輸出整幀、子采集、取窗口等操作，其VGA 圖像最高可達到30fps［2］。其對外重要接口有：XCLK（時鐘輸入）、HREF（輸出行同步信號）、VSYNC（輸出場同步信號）、PCLK（輸出像素時鐘）、RESET（復位輸入信號）、PWDN、SIO＿C（SCCB 總線時鐘信號）、SIO＿D（SCCB總線數據信號）、D0～D7（攝像頭輸出數據信號）。

本系統采用的OV7670不帶FIFO，由STM32F407直接通過SCCB總線讀取數據，并顯示在LCD上。

2 硬件和軟件實現

2.1 硬件實現

本系統硬件電路實現簡單，微處理器與系統主要外設連接如圖1所示，主要涉及STM32F407與TFT 液晶模塊連接以及與OV7670 圖像傳感器的連接，接口電路如圖2、圖3所示。

圖1 微處理器與系統主要外設連接

STM32F407與TFT 液晶模塊連接時，僅需將該模塊考慮成一個SRAM 即可，具體連接方式見圖2。唯一需要注意的是，液晶模塊RS和CS端與STM32F407的FSMC控制器的連接，本系統中RS連接FSMC＿A0（PF0），CS連接FSMC＿NE4（PG12），這些連接直接關系到軟件初始化時相關寄存器地址設置。

如圖3所示，STM32F407與OV7670連接時，OV7670的XLCK PC9 可以選擇STM32F407 的 MCO1 或MCO2引腳，同時PCI SOIC和SOID PC2 引腳可以連接至I2C總線，也可以根據軟件設計定義其他I／O 引腳（本系統采用了這種方案），OV7670的其他端口連接至DCMI相應接口即可。

圖2 TFT液晶顯示器與STM32F407接口電路

圖3 OV7670與STM32F407接口電路

2.2 軟件實現

本系統的軟件設計關鍵點在于系統時鐘的配置、TFT液晶模塊初始化、OV7670圖像傳感器初始化、SCCB總線時序模擬。軟件程序流程圖如圖4所示。

圖4 系統軟件流程

系統時鐘配置由RCC＿Config（）函數完成，函數內部結構如下：

TFT液晶模塊初始化關鍵點在于FSMC控制器的配置和寄存器地址的計算。STM32F407 的FSMC 使用了AHB3提供的時鐘信號，因而需要使能AHB3 時鐘以及FSMC控制器復用的其他I／O 端口所在時鐘信號。寄存器地址則需要根據液晶模塊的RS和CS端與FSMC接口的具體連接方式計算。由于STM32F4 系列微處理器的FSMC控制器對外設備地址映射從0x60000000 開始到0x9FFFFFFF結束，共有4個BANK 組成，每個BANK 大小為256 MB，每個BANK 又分為4個小塊，每塊大小為64 MB。

在TFT 液晶初始化程序中選擇了BANK1，且CS連接FSMC＿NE4（PG12），故TFT 液晶模塊的寄存器起始地址為0x6C000000；RS連接FSMC＿A0（PF0），故TFT 液晶模塊的RAM 為0x6C000000＋20×2＝0x6C000002。如果在TFT 液晶初始化程序中選擇了BANK1，且CS連接FSMC＿NE1（PD7），TFT 液晶模塊的寄存器起始地址為0x60000000；RS連接FSMC＿A18（PD13），TFT 液晶模塊的RAM 為0x60000000＋218×2＝0x60080000。

依次類推可以計算其他連接方法時，液晶模塊的寄存器起始地址和RAM 地址。代碼如下：