王健，張翔

（西安工業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，陜西 西安 710032）

嵌入式系統(tǒng)中的圖像采集是進(jìn)行圖像處理的基礎(chǔ)，只有在采集時(shí)就進(jìn)行前端的處理和控制，才能減少圖像中的噪聲，為后續(xù)的圖像處理提供良好的數(shù)據(jù)[1]。OV7670開(kāi)放了控制寄存器，用戶(hù)可以通過(guò)SCCB總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)操作，可以設(shè)置圖像輸出格式、控制曝光等，為具體的應(yīng)用場(chǎng)景提供了更底層的支持。正確的讀寫(xiě)寄存器就成為獲得圖像的第一步。

1 OV7670攝像頭模組簡(jiǎn)介

OV7670 CAMERACHIPTM圖像傳感器，體積小、工作電壓低，提供單片VGA攝像頭和影像處理器的所有功能。通過(guò)SCCB總線(xiàn)控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影響數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品VGA圖像最高達(dá)到30幀/秒。用戶(hù)可以完全控制圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式和傳輸方式。所有圖像處理功能過(guò)程包括伽瑪曲線(xiàn)、白平衡、飽和度、色度等都可以通過(guò)SCCB接口編程。OmmiVision圖像傳感器應(yīng)用獨(dú)有的傳感器技術(shù)，通過(guò)減少或消除光學(xué)或電子缺陷如固定圖案噪聲、托尾、浮散等，提高圖像質(zhì)量，得到清晰的穩(wěn)定的彩色圖像。功能框圖[2]如圖1所示。為了保證圖像采集的連續(xù)性和完整性，外加一個(gè)384K，8位的FIFO，AL422為圖像采集和處理作緩沖。OV7670與AL422的連接如圖2所示。

2 兩線(xiàn)SCCB

SCCB（Serial Camera Control Bus），即串行攝像機(jī)控制總線(xiàn)，是OmniVision公司為完成對(duì)絕大部分OmniVision系列圖像傳感芯片功能的控制而制定的一種三線(xiàn)結(jié)構(gòu)串行總線(xiàn)[3]。在簡(jiǎn)化的引腳封裝中（如典型的24腳封裝），SCCB總線(xiàn)可以工作在改進(jìn)的兩線(xiàn)工作方式下。兩線(xiàn)SCCB適合于主片只有一個(gè)從片的時(shí)候使用，此時(shí)的SCCB_E*信號(hào)被使能并置低，其連接框圖如圖3所示。

兩線(xiàn)連接的SCCB數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序如圖4所示。

SCCB總線(xiàn)協(xié)議中使用的信號(hào)如表1、表2所示。

圖1 OV7670功能框圖Fig.1 Functional block diagram of OV7670

3 接口時(shí)序及編程實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始：當(dāng)總線(xiàn)空閑時(shí)，主片SIO_D信號(hào)置高或“1”。 在 SIO_C 是高或“1”且 SIO_D 驅(qū)動(dòng)到低或“0”時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始[4]。如圖5所示。

圖2 OV7670和FIFO連接示意圖Fig.2 Connection diagram of OV7670 and FIFO

圖3 兩線(xiàn)SCCB連接框圖Fig.3 2-wire SCCB functional block diagram

圖4 兩線(xiàn)SCCB數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序Fig.4 2-wire data transmission

表1 主片信號(hào)說(shuō)明Tab.1 Master device pin descriptions

表2 從片信號(hào)說(shuō)明Tab.1 Slave device pin descriptions

圖5 兩線(xiàn)SCCB數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始Fig.5 Start of data transmission

數(shù)據(jù)傳輸停止：當(dāng)SIO_C信號(hào)是高或“1”，SIO_D信號(hào)從低或“0”到高或“1”時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸停止[5]。 如圖6所示。

圖6 兩線(xiàn)SCCB數(shù)據(jù)傳輸停止Fig.6 Stop of Data Transmission

寫(xiě)操作只有在一個(gè)開(kāi)始信號(hào)之后，才能由主片啟動(dòng)；在一個(gè)停止信號(hào)之后或者一個(gè)新的開(kāi)始信號(hào)之后，寫(xiě)操作才完成[6]。同樣，讀操作也是在一個(gè)停止信號(hào)或者一個(gè)新的開(kāi)始信號(hào)之后才完成。

讀寄存器操作的函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：

寫(xiě)寄存器操作的實(shí)現(xiàn)函數(shù)如下：

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)OV7670的寄存器設(shè)置，可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)OV7670的圖像數(shù)據(jù)的采集和傳輸過(guò)程進(jìn)行有效的干預(yù)。寄存器讀寫(xiě)可以確定攝像頭一端的工作狀況，方便了嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)調(diào)試；能夠在系統(tǒng)中根據(jù)要求來(lái)改變模塊傳輸數(shù)據(jù)的格式，并根據(jù)環(huán)境光線(xiàn)的強(qiáng)弱來(lái)改變曝光強(qiáng)度。避免了采集到的圖像不清晰甚至是亂碼的問(wèn)題。

[1]褚紅娟，隋國(guó)榮.基于SCCB通信的FPGA視頻采集模塊[J].自動(dòng)化儀表，2010，11（31）：68-70.

CHU Hong-juan，SUIGuo-rong.FPGA VF information collection Module Based on SCCB Communication[J].Process Automaton Instrumentation，2010，11（31）：68-70.

[2]OV7670/OV7171 Datasheet（Version 1.3）[Z].Omnivision.

[3]OmniVision Serial Camera Control Bus （SCCB）Functional Specification（Version 2.1）[S].2003.

[4]苑瑋琦，湯永華.OmniVision圖像傳感器的SCCB總線(xiàn)協(xié)議在DSP中的實(shí)現(xiàn)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2006，27（S1）：1687-1688.

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