基于STM32F407和OV7670的低端视频监控系统

2014-08-27 08:34:28陶杰王欣

单片机与嵌入式系统应用 2014年3期

关键词：寄存器时钟总线

陶杰，王欣

（军械工程学院，石家庄050003）

引言

本系统着眼于经济型视频监控系统，可应用于工业自动化设备、汽车安全驾驶、医疗设施或大楼供水、供电等系统的监控，应用前景广阔、成本低廉、系统简洁。

1 芯片简介

1.1 STM32F407简介

本系统采用的处理器是意法半导体公司的STM32F407，该处理器以32 位Cortex-M4 为内核，具有浮点运算功能的低端高速ARM，其内部集成了大量可供立即使用的资源，如TFT 液晶显示器接口（Flexible Stactic Memory Control，FSMC）、摄像头接口（Camera Interface）、DMA 控制器［1］等，方便且实用。

1.2 OV7670简介

OV7670是OmniVision公司基于CMOS VGA 的图像传感器，可通过SCCB总线控制输出整帧、子采集、取窗口等操作，其VGA 图像最高可达到30fps［2］。其对外重要接口有：XCLK（时钟输入）、HREF（输出行同步信号）、VSYNC（输出场同步信号）、PCLK（输出像素时钟）、RESET（复位输入信号）、PWDN、SIO＿C（SCCB 总线时钟信号）、SIO＿D（SCCB总线数据信号）、D0～D7（摄像头输出数据信号）。

本系统采用的OV7670不带FIFO，由STM32F407直接通过SCCB总线读取数据，并显示在LCD上。

2 硬件和软件实现

2.1 硬件实现

本系统硬件电路实现简单，微处理器与系统主要外设连接如图1所示，主要涉及STM32F407与TFT 液晶模块连接以及与OV7670 图像传感器的连接，接口电路如图2、图3所示。

图1 微处理器与系统主要外设连接

STM32F407与TFT 液晶模块连接时，仅需将该模块考虑成一个SRAM 即可，具体连接方式见图2。唯一需要注意的是，液晶模块RS和CS端与STM32F407的FSMC控制器的连接，本系统中RS连接FSMC＿A0（PF0），CS连接FSMC＿NE4（PG12），这些连接直接关系到软件初始化时相关寄存器地址设置。

如图3所示，STM32F407与OV7670连接时，OV7670的XLCK PC9 可以选择STM32F407 的 MCO1 或MCO2引脚，同时PCI SOIC和SOID PC2 引脚可以连接至I2C总线，也可以根据软件设计定义其他I／O 引脚（本系统采用了这种方案），OV7670的其他端口连接至DCMI相应接口即可。

图2 TFT液晶显示器与STM32F407接口电路

图3 OV7670与STM32F407接口电路

2.2 软件实现

本系统的软件设计关键点在于系统时钟的配置、TFT液晶模块初始化、OV7670图像传感器初始化、SCCB总线时序模拟。软件程序流程图如图4所示。

图4 系统软件流程

系统时钟配置由RCC＿Config（）函数完成，函数内部结构如下：

TFT液晶模块初始化关键点在于FSMC控制器的配置和寄存器地址的计算。STM32F407 的FSMC 使用了AHB3提供的时钟信号，因而需要使能AHB3 时钟以及FSMC控制器复用的其他I／O 端口所在时钟信号。寄存器地址则需要根据液晶模块的RS和CS端与FSMC接口的具体连接方式计算。由于STM32F4 系列微处理器的FSMC控制器对外设备地址映射从0x60000000 开始到0x9FFFFFFF结束，共有4个BANK 组成，每个BANK 大小为256 MB，每个BANK 又分为4个小块，每块大小为64 MB。

在TFT 液晶初始化程序中选择了BANK1，且CS连接FSMC＿NE4（PG12），故TFT 液晶模块的寄存器起始地址为0x6C000000；RS连接FSMC＿A0（PF0），故TFT 液晶模块的RAM 为0x6C000000＋20×2＝0x6C000002。如果在TFT 液晶初始化程序中选择了BANK1，且CS连接FSMC＿NE1（PD7），TFT 液晶模块的寄存器起始地址为0x60000000；RS连接FSMC＿A18（PD13），TFT 液晶模块的RAM 为0x60000000＋218×2＝0x60080000。

依次类推可以计算其他连接方法时，液晶模块的寄存器起始地址和RAM 地址。代码如下：