【嵌入式裸机开发】基于stm32的照相机（OV7670摄像头、STM32、TFTLCD)

基于STM32的照相机

• 准备工作
• 最终效果
• 一、下位机
• • 1、主函数
  • 2、OV7670初始化
• 二、上位机
• • 1、控制拍照
  • 2、接收图片数据

准备工作

一、硬件及片上资源:
1,串口1(波特率:921600,PA9/PA10通过usb转ttl连接电脑，或者其他方法)上传图片数据至上位机
2,串口2(波特率:115200,PA2/PA3通过usb转ttl连接电脑，或者其他方法)控制拍照
3,2.8寸TFTLCD模块
4,按键KEY1(PE3)
5,SD卡
6,外部中断8(PA8,用于检测OV7670的帧信号)
7,定时器6(用于打印摄像头帧率)
8,带FIFO的OV7670摄像头模块
9、STM32F103ZET6
10、USB转TTL模块两个
11、STLINK（其他下载器也可以：DSP、JTAG…）
二、软件：
1、pycharm
2、keil5-MDK
3、串口调试助手（XCOM）
三、连线：
根据代码io口定义自己寻找。

最终效果

开机的时候先检测字库，然后检测SD卡根目录是否存在PHOTO文件夹，如果不存在则创建，如果创建失败，则报错（提示拍照功能不可用）。在找到SD卡的PHOTO文件夹后，开始初始化OV7670，在初始化成功之后，就一直在TFTLCD上显示OV7670拍到的内容。当上位机按下拍照时，进行拍照，此时DS1亮，照片通过串口发送至上位机，当DS1灭之后，拍照成功。（也可以自己改一改用板子的按键控制拍照）
1、实物图：

2、上位机：

一、下位机

代码过多过长这里只展示重要的：

1、主函数

 int main(void)
 {	 
						 
	u8 res;	
	u8 *pname;				//带路径的文件名		   
	u16 i;	
    
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init1(921600);	 	//串口初始化为115200
    uart_init2(115200);	
 	usmart_dev.init(72);		//初始化USMART		
 	LED_Init();		  			//初始化与LED连接的硬件接口
	KEY_Init();					//初始化按键
	LCD_Init();			   		//初始化LCD    
	BEEP_Init();        		//蜂鸣器初始化	 
	W25QXX_Init();				//初始化W25Q128
 	my_mem_init(SRAMIN);		//初始化内部内存池
	exfuns_init();				//为fatfs相关变量申请内存  
 	f_mount(fs[0],"0:",1); 		//挂载SD卡 
 	f_mount(fs[1],"1:",1); 		//挂载FLASH. 
	EXTI8_Init();				//使能定时器捕获
	EXTIX_Init();
	POINT_COLOR=RED;      

	USART_SendData(USART2,0x31);
    while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束								   						    
 	pname=mymalloc(SRAMIN,30);	//为带路径的文件名分配30个字节的内存		    
 	while(pname==NULL)			//内存分配出错
 	{	    
		Show_Str(30,190,240,16,"内存分配失败!",16,0);
		delay_ms(200);				  
		LCD_Fill(30,190,240,146,WHITE);//清除显示	     
		delay_ms(200);				  
	}   											  
	while(OV7670_Init())//初始化OV7670
	{
		Show_Str(30,190,240,16,"OV7670 错误!",16,0);
		delay_ms(2000);
	    LCD_Fill(30,190,239,206,WHITE);
		delay_ms(2000);
	}
	delay_ms(10000);
 	Show_Str(30,190,200,16,"OV7670 normal",16,0);
	delay_ms(14444);	
    delay_ms(14444);										  
	
	OV7670_Light_Mode(0);//0
	OV7670_Color_Saturation(0);
	OV7670_Brightness(2);//0
	OV7670_Contrast(2);//0
	OV7670_Special_Effects(0);
	OV7670_Window_Set(12,176,240,320);	//设置窗口	  
  	OV7670_CS=0;				    		    
	LCD_Clear(BLACK);
 	while(1)
	{	
		if(Res_com2 == 0x31)
		{
		   delay_ms(1800);
           Res_com2 = 0;
           //Res_com = 0;
		   LED1=0;	//点亮DS1,提示正在拍照
		 
		   res=bmp_encode(pname,(lcddev.width-240)/2,(lcddev.height-320)/2,240,320,0);
		   Show_Str(40,130,240,12,"picture_capture_finish!",12,0);	
			LED1=1;//关闭DS1
			delay_ms(1800);//等待1.8秒钟
			LCD_Clear(BLACK);
		    //jjj = 0;
		}
		else 
		    delay_ms(5);
			camera_refresh();//更新显示
			i++;
			if(i==10000)//DS0闪烁.
			{
				i=0;
				LED0=!LED0;
			}
	}	   										    
}

2、OV7670初始化

u8 OV7670_Init(void)
{
	u8 temp;
	u16 i=0;	  
	//设置IO
 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOG|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);	 //使能相关端口时钟
 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_8; 	//PA8 输入 上拉
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);
		
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;				 // 端口配置
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
 	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
 	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4);	

	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = 0xff; //PC0~7 输入 上拉
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
 	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
	 
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_6;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
 	GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
 	GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);
	
  GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);	//SWD

 	SCCB_Init();        		//初始化SCCB 的IO口	   	  
 	if(SCCB_WR_Reg(0x12,0x80))return 1;	//复位SCCB	  
	delay_ms(50);  
	//读取产品型号
 	temp=SCCB_RD_Reg(0x0b);   
	if(temp!=0x73)return 2;  
 	temp=SCCB_RD_Reg(0x0a);   
	if(temp!=0x76)return 2;
	//初始化序列	  
	for(i=0;i<sizeof(ov7670_init_reg_tbl)/sizeof(ov7670_init_reg_tbl[0]);i++)
	{
	   	SCCB_WR_Reg(ov7670_init_reg_tbl[i][0],ov7670_init_reg_tbl[i][1]);
  	}
   	return 0x00; 	//ok
} 

二、上位机

1、控制拍照

# 和另一个.py文件一起运行，点击可视化界面的拍照即可拍照
import serial
import time
import tkinter as tk

def send_command():
    command_to_send = b'\x31\r\n'
    ser.write(command_to_send)
    # You can add any additional actions or updates here

# Create the serial connection
ser = serial.Serial('COM13', 115200)
time.sleep(2)

# Create the Tkinter window
window = tk.Tk()
window.title("Serial control take photos")

# Create a button to send the command
send_button = tk.Button(window, text="拍照", command=send_command)
send_button.pack(pady=20)

# Run the Tkinter main loop
window.mainloop()

# Close the serial connection when the window is closed
ser.close()

2、接收图片数据

# 用波特率为921600的串口接收下位机上传的图片数据，接受的图片会有一点色彩问题，怀疑是传输出现的问题，用高斯滤波就可以基本滤除。
# 注意要连接好串口，板子上好电，这个代码才能运行不然报错找不到串口
import serial
import struct
import numpy as np
from PIL import Image
import matplotlib.pyplot as plt
import cv2
import os

ser = serial.Serial('COM5', 921600)

# 初始化一个空的二维数组，用于存储接收到的数据
received_data = np.zeros((320, 240), dtype=np.uint16)

# 初始化图像计数器
image_counter = 1
# 全局变量，保存当前索引
image_index = 0
# 设置图像保存目录
save_dir = "pic_receive"

# 如果目录不存在，则创建目录
if not os.path.exists(save_dir):
    os.makedirs(save_dir)

while True:
    # 初始化索引和计数器
    received_index = 0
    row = 0
    col = 0

    # 接收数据直到收到足够的数据
    print("可以发送数据")
    while received_index < 240 * 320:
        # 读取两个字节的数据
        data = ser.read(2)

        # 解析uint16数据
        color_value = struct.unpack('>H', data)[0]  # '>H'表示大端字节序的uint16

        # 将数据存入二维数组
        received_data[row, col] = color_value
        col += 1
        received_index += 1

        # 判断是否接收完一行数据
        if col >= 240:
            col = 0
            row += 1

            # 如果接收完一帧数据，进行解析和显示
            if row >= 320:
                # 解析RGB565格式的数据为RGB888格式
                # 不知道什么原因发上来列发生错误，进行重组
                selected_columns1 = received_data[:, 0:47]
                selected_columns2 = received_data[:, 47:240]
                merged_array = np.concatenate((selected_columns2, selected_columns1), axis=1)

                rgb888_data = []
                for i in range(320):
                    for j in range(240):
                        color_value = merged_array[i, j]
                        r = (color_value & 0xF800) >> 8
                        g = (color_value & 0x07E0) >> 3
                        b = (color_value & 0x001F) << 3
                        rgb888_data.append((r, g, b))

                # 创建RGB888格式的图像对象
                image = Image.new('RGB', (240, 320))

                # 将RGB888格式的数据填充到图像对象中
                image.putdata(rgb888_data)

                # 保存图像到文件夹
                image_filename = os.path.join(save_dir, f"{image_counter:010d}.png")
                image.save(image_filename)

                # 增加图像计数器
                image_counter += 1

                # 显示图像
                #plt.imshow(image)
                #plt.show()
                # 重置二维数组，准备接收下一帧数据
                received_data = np.zeros((320, 240), dtype=np.uint16)
                row = 0
                col = 0
                # 清空串口接收缓冲区
                ser.flushInput()