基于STM32与OV7670的简陋型光流模块
首先上传电路和程序：
电路.rar 程序.rar
还有两个VB上位机用于调试： 串口图片显示1.0.rar 多波形显示V2.0.rar
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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）
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//变量定义
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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
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//计算差值的绝对值
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__INLINE U8 caldif(U8 v1,U8 v2)
{
if(v1>v2)return v1-v2;
return v2-v1;
}
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//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）
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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);
}