转-用STM32直接驱动OV7670的简陋型光流模块 -开源



简介:

此模块是利用STM32F103CBT6驱动OV7670摄像头模组,可作简单的图像处理,打算用于四轴飞行器的悬停。

实际应用中可能会不理想,假如环境太单调,那效果就不好。

听说PX4FLOW做得挺好,查了下好像挺贵。

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OV7670驱动原理:

电源(DOVDD,AVDD)为2.5V左右(HT7333输出串1N4148降压,因为我没有HT7325),

DVDD采用OV7670内部的LDO(1.8V),外部只需接一只电容.

单片机为STM32F103CBT6,采用HSI时钟,PLL倍频到64MHz,可省去外部晶振.

由于只需要处理灰度图像,OV7670配置为YUV格式,Y在前,

TIM4_CH1的捕获分频设置为2分频,就可以只采集Y(亮度).

TIM3_CH3产生XCLK,(16MHz对应VSYNC约20HZ,实测最低约8MHZ)

TIM4_CH1检测PCLK(4MHz),下降沿捕获,滤波为1,二分频,触发DMA,采集PA0~PA7的数据至数组DMA_Buf.

TIM3_CH4检测VSYNC,下降沿捕获中断,控制DMA的关与开.

HREF忽略.

引脚连接:

PA12:                        LED

PA0~7:                        OV7670_D0~D7

PB0(TIM3_CH3):        OV7670_XCLK

PB1(TIM3_CH4):        OV7670_VSYNC

PB2:                        OV7670_RST

PB7(TIM4_CH2):        OV7670_HREF(可省略)

PB6(TIM4_CH1):        OV7670_PCLK

PB10:                        OV7670_SIO_C

PB11:                        OV7670_SIO_D

PB12:                        OV7670_PWDN

建议:

        为加快速度,SIO_C与SIO_D可加外部上拉电阻

注意:

        看了下SCCB时序,貌似与IIC略有区别,指定地址读数据时:

        OV7670:        ...IICWByte(add);IICACK(0);IICEnd();IICStart();...

        普通IIC:...IICWByte(add);IICACK(0);         IICStart();...

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图像处理:

上次图像中部区域(按STEP间隔)存入数组MID_Buf,在当前采集的

图像中遍历,寻找差值最小的位置,从而得到座标增量。

程序中配置摄像头为YUV格式,窗口为160*80像素,得到80*80的Y(亮度)数据;

中心区为40*40像素,STEP设置为5,也就成了8*8的稀疏点阵,处理一幅图像大约耗时45ms.

(由于接收图像还需要时间,所以程序中约100ms处理一次)

程序经KEIL3编译后:Code=12054 RO-data=358 RW-data=48 ZI-data=8608;

可以看出代码量和内存消耗都不大。

图像处理核心算法:

(注意,由于二维数组访问速度较低,真实的代码略有优化,详见附件)

//--------------------------------------------------
//变量定义
//--------------------------------------------------
U8         DMA_Buf[CAMHEIGHT][CAMWIDTH];//本次采集的摄像头数据
U8         MID_Buf[MIDHEIGHT][MIDWIDTH];//上次中部区域的数据
//--------------------------------------------------
//计算差值的绝对值
//--------------------------------------------------
__INLINE U8  caldif(U8 v1,U8 v2)
{
        if(v1>v2)return v1-v2;
        return v2-v1;
}
//--------------------------------------------------
//图像处理:用上次图像中部区域去与当前采集图像(从x,y
//开始的区域)求差,寻找差值最小的位置,
//从而得到x增量(MovIncX)与y增量(MovIncY)
//--------------------------------------------------
void PicProcess(void)
{
        U16 i,j,x,y;
        U32 dif,min=0xffffffff;        //差值,最小值
        U16 minx,miny;                        //最小值处的左上角座标
        //--------遍历整个当前图像,查找与之前中部图像相差最小的位置        
        for(y=0;y<CAMHEIGHT-MIDHEIGHT;y++)//从上到下
        {
                for(x=0;x<CAMWIDTH-MIDWIDTH;x++)//从左到右
                {                
                        dif=0;//误差清0                        
                        for(i=0;i<MIDHEIGHT;i+=STEP)
                        {
                                for(j=0;j<MIDWIDTH;j+=STEP)
                                {//计算当前图像中的点与上次图像中部区域的点的差值
                                        dif+=caldif(DMA_Buf[y+i][x+j],MID_Buf[i][j]);//误差累加        
                                }
                        }
                        if(min>dif)//误差小于当前最小值,则记最小值为当前值,且记下座标
                        {
                                min=dif;
                                minx=x;
                                miny=y;
                        }
                }
        }
        //------------------------------计算座标增量
        if(min>30000)min=30000;//此句可省,是为了便于串口发送该值
        if(min<15*(MIDHEIGHT/STEP)*(MIDWIDTH/STEP))//允许平均每个点15的误差
        {
                MovIncX=minx-MIDX;//x增量
                MovIncY=miny-MIDY;//y增量
                MovX+=MovIncX;//模拟成鼠标的绝对座标,便于查看
                MovY+=MovIncY;        
                if(MovX<-1000)MovX=-1000;//限幅
                if(MovX>1000)MovX=1000;        
                if(MovY<-1000)MovY=-1000;
                if(MovY>1000)MovY=1000;
        }        
        //------------------------------复制当前中部区域
        for(i=0;i<MIDHEIGHT;i+=STEP)
        {
                //memcpy(MID_Buf[i],DMA_Buf[MIDY+i]+MIDX,MIDWIDTH);
                for(j=0;j<MIDWIDTH;j+=STEP)
                {
                        MID_Buf[i][j]=DMA_Buf[MIDY+i][MIDX+j];                        
                }
        }
        //------------------------------串口查看误差与座标
        UART1_SendByte(0xaa);
        UART1_SendByte(6);        
        UART1_SendByte(min>>8);
        UART1_SendByte(min);                        
        UART1_SendByte(MovX>>8);
        UART1_SendByte(MovX);        
        UART1_SendByte(MovY>>8);
        UART1_SendByte(MovY);
}

模块电路和照片:



测了下工作电流,约47mA

“处理一幅图像大约耗时10ms",应为45ms.

首先上传电路和程序:
 电路.rar (992.51 KB, 下载次数: 262) 
 程序.rar (767.78 KB, 下载次数: 222) 
还有两个VB上位机用于调试:
 串口图片显示1.0.rar (6.68 MB, 下载次数: 218) 
 多波形显示V2.0.rar (6.71 MB, 下载次数: 214) 

上传的附件:
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