本原創(chuàng)教程由芯驛電子科技（上海）有限公司（ALINX）創(chuàng)作，版權(quán)歸本公司所有，如需轉(zhuǎn)載，需授權(quán)并注明出處（http://www.alinx.com）。

1. 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

本實(shí)驗(yàn)將采用500萬(wàn)像素的OV5640攝像頭模組(模塊型號(hào)：AN5640)為大家顯示更高分辨率的視頻畫(huà)面。OV5640攝像頭模組最大支持QSXGA (2592x1944)的拍照功能，支持1080P、720P、VGA、QVGA視頻圖像輸出。本實(shí)驗(yàn)將OV5640配置為RGB565輸出，先將視頻數(shù)據(jù)寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器，再?gòu)耐獠看鎯?chǔ)器讀取送到VGA、LCD等顯示模塊。

2.實(shí)驗(yàn)原理

2.1 OV5640傳感器簡(jiǎn)介

OV5640攝像頭模組采用美國(guó)OmniVision(豪威)CMOS芯片圖像傳感器OV5640，支持自動(dòng)對(duì)焦的功能。OV5640芯片支持DVP 和MIPI 接口,本實(shí)驗(yàn)所用 OV5640攝像頭模組通過(guò)DVP接口和FPGA連接實(shí)現(xiàn)圖像的傳輸。

2.2 OV5640的參數(shù)說(shuō)明

像素：硬件像素500W;

感光芯片：OV5640;

感光尺寸：1/4;

功能支持：自動(dòng)對(duì)焦, 自動(dòng)曝光控制(AEC),自動(dòng)白平衡(AWB);

圖像格式 : RAW RGB, RGB565/555/444, YUV422/420和JPEG壓縮;

捕獲畫(huà)面：QSXGA(2592x1944), 1080p, 1280x960, VGA(640x480), QVGA(320x240)；

工作溫度：-30~70℃, 穩(wěn)定工作溫度為0~50℃

2.3 OV5640的寄存器配置

OV5640的寄存器配置是通過(guò)FPGA的I2C（也稱為SCCB接口）接口來(lái)配置。用戶需要配置正確的寄存器值讓OV5640輸出我們需要的圖像格式，實(shí)驗(yàn)中我們把攝像頭輸出分辨率和顯示設(shè)備分辨率配置成一樣的， OV5640的攝像頭輸出的數(shù)據(jù)格式在以下的0x4300的寄存器里配置，在我們的例程中OV5640配置成RGB565的輸出格式。

關(guān)于OV5640的寄存器還有很多很多，但很多寄存器用戶無(wú)需去了解，寄存器的配置用戶可以按照OV5640的應(yīng)用指南來(lái)配置就可以了。如果您想了解更多的寄存器的信息，可以參考OV5640的datasheet中的寄存器說(shuō)明。

2.4 OV5640的RGB565輸出格式

OV5640在HREF信號(hào)為高時(shí)輸出一行的圖像數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)在PCLK的上升沿的時(shí)候有效。因?yàn)镽GB565顯示每個(gè)像數(shù)為16bit, 但OV5640每個(gè)PCLK輸出的是8bit,所以每個(gè)圖像的像數(shù)分兩次輸出，第一個(gè)Byte輸出為R4~R0和G5~G3， 第二個(gè)Byte輸出為G2~G0和B4~B0，將前后2個(gè)字節(jié)拼接起來(lái)就是16Bit RGB565數(shù)據(jù)。

3. 程序設(shè)計(jì)

前面的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)為本實(shí)驗(yàn)做了大量的鋪墊，包括I2C寄存器的配置、外部存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)，本程序一個(gè)比較關(guān)鍵的地方在于視頻同時(shí)讀寫(xiě)，如何做到讀寫(xiě)不沖突？在設(shè)計(jì)幀讀寫(xiě)模塊時(shí)就已經(jīng)考慮到這點(diǎn)，所以有幀基地址選擇，最大4幀選擇，每次讀視頻幀地址和正在寫(xiě)的幀地址是不同的，而是上次寫(xiě)入一幀數(shù)據(jù)的地址，這樣就可以避免讀寫(xiě)沖突，避免視頻畫(huà)面裂開(kāi)錯(cuò)位。

cmos_8_16bit模塊完成攝像頭輸入的2個(gè)8bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到一個(gè)16bit數(shù)據(jù)（一個(gè)像素），數(shù)據(jù)位寬變成2倍，時(shí)鐘頻率不變，所以16bit數(shù)據(jù)是隔一個(gè)時(shí)鐘周期有效，并不是每個(gè)時(shí)鐘一直有效。

cmos_8_16bit模塊端口

cmos_write_req_gen模塊通過(guò)判斷攝像頭的列同步信號(hào)cmos_vsync的上升沿，生成ov5640數(shù)據(jù)寫(xiě)入的請(qǐng)求信號(hào)，表示一幀圖像開(kāi)始寫(xiě)入請(qǐng)求。另外生成write_addr_index寫(xiě)地址選擇和read_addr_index讀地址選擇，這里read_addr_index的值會(huì)比write_addr_index的值延遲一幀，使得讀和寫(xiě)的地址不沖突。

cmos_write_req_gen模塊端口

frame_read_write模塊我們已經(jīng)在前面的例程中使用過(guò)，在這里就是把攝像頭采集的數(shù)據(jù)存入寫(xiě)FIFO里，然后產(chǎn)生DDR3的Burst寫(xiě)請(qǐng)求，寫(xiě)入到DDR3中，另外讀也是一樣，當(dāng)讀FIFO里的數(shù)據(jù)小于一定值時(shí)，產(chǎn)生DDR3的Burst讀請(qǐng)求。在這里我們實(shí)例化了2個(gè)frame_read_write模塊，分別對(duì)應(yīng)2路視頻的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取。這里每路視頻的DDR3的存儲(chǔ)地址是不一樣的。

第一路視頻的存儲(chǔ)地址如下：

第二路視頻的存儲(chǔ)地址如下：

video_rect_read_data模塊功能跟HDMI字符顯示osd_display模塊的功能類似，本例程中是把從DDR3里讀取的視頻圖像跟彩條圖像疊加，因?yàn)閍x7035使用的是雙目攝像頭，所以需要調(diào)用2個(gè)video_rect_read_data模塊。

4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1）將攝像頭模塊插入開(kāi)發(fā)板，保證1腳對(duì)齊，1腳在焊盤形狀和其他引腳是有明顯區(qū)別的，是方形的。

AN5640攝像頭模塊連接開(kāi)發(fā)板連接圖

AN5642攝像頭模塊連接開(kāi)發(fā)板連接圖

2）如果使用HDMI來(lái)顯示，連接好HDMI顯示器，如果使用液晶屏顯示，插入液晶屏模塊，連接方法在《HDMI測(cè)試實(shí)驗(yàn)教程》中已講述。

3）下載實(shí)驗(yàn)程序，可以看到攝像頭模塊輸出的視頻。注意：ov5640模塊焦距是可調(diào)的，如果焦距不合適，圖像會(huì)模糊，旋轉(zhuǎn)鏡頭，可以調(diào)節(jié)焦距。攝像頭模塊要輕拿輕放，不要用手觸摸元器件。

實(shí)驗(yàn)效果圖