OV2640 是 OV（OmniVision）公司生產的一顆 1/4 寸的 CMOS UXGA（1632*1232）圖像傳感器。該傳感器體積小、工作電壓低，提供單片 UXGA 攝像頭和影像處理器的所有功能。通過 SCCB 總線控制，可以輸出整幀、子採樣、縮放和取窗口等方式的各種分辨率 8/10 位影像數據。該產品 UXGA 圖像最高達到 15 幀/秒（SVGA 可達 30 幀，CIF 可達 60 幀）。用戶可以完全控制圖像質量、數據格式和傳輸方式。所有圖像處理功能過程包括伽瑪曲線、白平衡、對比度、色度等都可以通過 SCCB 接口編程。OmmiVision 圖像傳感器應用獨有的傳感器技術，通過減少或消除光學或電子缺陷如固定圖案噪聲、拖尾、浮散等，提高圖像質量，得到清晰的穩定的彩色圖像。
OV2640 的特點有：
高靈敏度、低電壓適合嵌入式應用
標準的 SCCB 接口，兼容 IIC 接口
支持 RawRGB、RGB(RGB565/RGB555)、GRB422、YUV(422/420)和 YCbCr（422）
輸出格式
支持 UXGA、SXGA、SVGA 以及按比例縮小到從 SXGA 到 40*30 的任何尺寸
支持自動曝光控制、自動增益控制、自動白平衡、自動消除燈光條紋、自動黑電平校
準等自動控制功能。同時支持色飽和度、色相、伽馬、銳度等設置。
支持閃光燈
支持圖像縮放、平移和窗口設置
支持圖像壓縮，即可輸出 JPEG 圖像數據
自帶嵌入式微處理器
OV2640 傳感器包括如下一些功能模塊。
- 感光整列（Image Array ）
OV2640 總共有 16321232 個像素，最大輸出尺寸爲 UXGA（16001200），即 200W 像素。 - 模擬信號處理（ （Analog Processing ）
模擬信號處理所有模擬功能，幷包括：模擬放大（AMP）、增益控制、通道平衡和平衡控
制等。 - 10 位 位 A/D 轉換（ （A/D ）原始的信號經過模擬放大後，分 G 和 BR 兩路進入一個 10 位的 A/D 轉換器，A/D 轉換器工作頻率高達 20M，與像素頻率完全同步（轉換的頻率和幀率有關）。除 A/D 轉換器外，該模塊還有黑電平校正（BLC)功能。
- 數字信號處理器（DSP ）
這個部分控制由原始信號插值到 RGB 信號的過程，並控制一些圖像質量：
邊緣銳化（二維高通濾波器）
顏色空間轉換（原始信號到 RGB 或者 YUV/YCbYCr)
RGB 色彩矩陣以消除串擾
色相和飽和度的控制
黑/白點補償
降噪
鏡頭補償
可編程的伽瑪
十位到八位數據轉換 - 輸出格式模塊（ （Output Formatter ）
該模塊按設定優先級控制圖像的所有輸出數據及其格式。 - 壓縮引擎（ （Compression Engine)
![在這裏插入圖片描述]()
從圖可以看出，壓縮引擎主要包括三部分：DCT、QZ 和 entropy encoder（熵編碼器），將原始的數據流，壓縮成 jpeg 數據輸出。 - 微處理器（ Microcontroller ）OV2640 自帶了一個 8 位微處理器，該處理器有 512 字節 SRAM，4KB 的 ROM，它提供一個靈活的主機到控制系統的指令接口，同時也具有細調圖像質量的功能。
- SCCB 接口（SCCB Interface ）
SCCB 接口控制圖像傳感器芯片的運行，詳細使用方法參照光盤的《OmniVision Technologies Seril Camera Control Bus(SCCB) Specification》這個文檔 - 數字視頻接口（ Digital Video Port ）OV2640 擁有一個 10 位數字視頻接口(支持 8 位接法)，其 MSB 和 LSB 可以程序設置先後順序，ALIENTEK OV2640 模塊採用默認的 8 位連接方式，如圖 40.1.1.3 所示：
![在這裏插入圖片描述]()
OV2640 的寄存器通過 SCCB 時序訪問並設置，SCCB 時序和 IIC 時序十分類似，在本章我們不做介紹，請大家參考光《OmniVision Technologies Seril Camera Control Bus(SCCB) Specification》這個文檔。
接下來，我們介紹一下 OV2640 的傳感器窗口設置、圖像尺寸設置、圖像窗口設置和圖像輸出大小設置，這幾個設置與我們的正常使用密切相關，有必要了解一下。其中，除了傳感器窗口設置是直接針對傳感器陣列的設置，其他都是 DSP 部分的設置了，接下來我們一個個介紹。
傳感器窗口設置，該功能允許用戶設置整個傳感器區域（16321220）的感興趣部分，也就是在傳感器裏面開窗，開窗範圍從 22~1632*1220 都可以設置，不過要求這個窗口必須大於等於隨後設置的圖像尺寸。傳感器窗口設置，通過：0X03/0X19/0X1A/0X07/0X17/0X18 等寄存器設置，寄存器定義請看 OV2640_DS(1.6).pdf 這個文檔（下同）。
圖像尺寸設置，也就是 DSP 輸出（最終輸出到 LCD 的）圖像的最大尺寸，該尺寸要小於等於前面我們傳感器窗口設置所設定的窗口尺寸。圖像尺寸通過0XC0/0XC1/0X8C 等寄存器設置。
圖像窗口設置，這裏起始和前面的傳感器窗口設置類似，只是這個窗口是在我們前面設置的圖像尺寸裏面，再一次設置窗口大小，該窗口必須小於等於前面設置的圖像尺寸。該窗口設置後的圖像範圍，將用於輸出到外部。圖像窗口設置通過：0X51/0X52/0X53/0X54/0X55/0X57等寄存器設置。
圖像輸出大小設置，這是最終輸出到外部的圖像尺寸。該設置將圖像窗口設置所決定的窗口大小，通過內部 DSP 處理，縮放成我們輸出到外部的圖像大小。該設置將會對圖像進行縮放處理，如果設置的圖像輸出大小不等於圖像窗口設置圖像大小，那麼圖像就會被縮放處理，只有這兩者設置一樣大的時候，輸出比例纔是 1：1 的。
因爲 OmniVision 公司公開的文檔，對這些設置實在是沒有詳細介紹。只能從他們提供的初始化代碼（還得去 linux 源碼裏面移植過來）裏面去分析規律，所以，這幾個設置，都是作
者根據 OV2640 的調試經驗，以及相關文檔總結出來的，不保證百分比正確，如有錯誤，還請大家指正。以上幾個設置，光看文字可能不太清楚，這裏我們畫一個簡圖有助於大家理解，如圖 40.1.1.4所示：
上圖，最終紅色框所示的圖像輸出大小，纔是 OV2640 輸出給外部的圖像尺寸，也就是顯示在 LCD 上面的圖像大小。當圖像輸出大小與圖像窗口不等時，會進行縮放處理，在 LCD 上面看到的圖像將會變形。
最後，我們介紹一下 OV2640 的圖像數據輸出格式。首先我們簡單介紹一些定義：
UXGA，即分辨率位 16001200 的輸出格式，類似的還有：SXGA(12801024)、WXGA+(1440900) XVGA(1280960)、WXGA(1280800)、XGA(1024768)、SVGA(800600)、VGA(640480)、CIF(352288)、WQVGA(400240)、QCIF(176144)和 QQVGA(160120)等。
PCLK，即像素時鐘，一個 PCLK 時鐘，輸出一個像素(或半個像素)。
VSYNC，即幀同步信號。
HREF /HSYNC，即行同步信號。
OV2640 的圖像數據輸出（通過 Y[9:0]）就是在PCLK,VSYNC 和 HREF/ HSYNC 的控制下進行的。首先看看行輸出時序，如圖 40.1.1.5 所示：
從上圖可以看出，圖像數據在 HREF 爲高的時候輸出，當 HREF 變高後，每一個 PCLK 時鐘，輸出一個 8 位/10 位數據。我們採用 8 位接口，所以每個 PCLK輸出 1 個字節，且在 RGB/YUV輸出格式下，每個 tp=2 個 Tpclk，如果是 Raw 格式，則一個 tp=1 個 Tpclk。比如我們採用 UXGA時序,RGB565 格式輸出，每 2 個字節組成一個像素的顏色（高低字節順序可通過 0XDA 寄存器設置），這樣每行輸出總共有 16002 個 PCLK 週期，輸出 16002 個字節。
上圖清楚的表示了OV2640在UXGA模式下的數據輸出。我們按照這個時序去讀取OV2640的數據，就可以得到圖像數據。
最後說一下 OV2640 的圖像數據格式，我們一般用 2 種輸出方式：RGB565 和 JPEG。當輸出 RGB565 格式數據的時候，時序完全就是上面兩幅圖介紹的關係。以滿足不同需要。而當輸
出數據是 JPEG 數據的時候，同樣也是這種方式輸出（所以數據讀取方法一模一樣），不過 PCLK數目大大減少了，且不連續，輸出的數據是壓縮後的 JPEG 數據，輸出的 JPEG 數據以：0XFF,0XD8 開頭，以 0XFF,0XD9 結尾，且在0XFF,0XD8 之前，或者 0XFF,0XD9 之後，會有不定數量的其他數據存在（一般是 0），這些數據我們直接忽略即可，將得到的0XFF,0XD8~0XFF,0XD9 之間的數據，保存爲.jpg/.jpeg 文件，就可以直接在電腦上打開看到圖像了。
OV2640 自帶的 JPEG 輸出功能，大大減少了圖像的數據量，使得其在網絡攝像頭、無線視頻傳輸等方面具有很大的優勢。OV2640 我們就介紹到這。
STM32F4 自帶了一個數字攝像頭（DCMI）接口，該接口是一個同步並行接口，能夠接收外部 8 位、10 位、12 位或 14 位 CMOS 攝像頭模塊發出的高速數據流。可支持不同的數據格式：YCbCr4:2:2/RGB565 逐行視頻和壓縮數據 (JPEG)。
STM32F4 DCM 接口特點：
● 8 位、10 位、12 位或 14 位並行接口
● 內嵌碼/外部行同步和幀同步
● 連續模式或快照模式
● 裁剪功能
● 支持以下數據格式：
1，8/10/12/14 位逐行視頻：單色或原始拜爾（Bayer）格式
2，YCbCr 4:2:2 逐行視頻
3，RGB 565 逐行視頻
4，壓縮數據：JPEG
DCMI 接口包括如下一些信號：
1， 數據輸入（D[0:13]），用於接攝像頭的數據輸出，接 OV2640 我們只用了 8 位數據。
2， 水平同步（行同步）輸入（HSYNC），用於接攝像頭的 HSYNC/HREF 信號。
3， 垂直同步（場同步）輸入（VSYNC），用於接攝像頭的 VSYNC 信號。
4， 像素時鐘輸入（PIXCLK），用於接攝像頭的 PCLK 信號。
DCMI 接口是一個同步並行接口，可接收高速（可達 54 MB/s）數據流。該接口包含多達14 條數據線(D13-D0)和一條像素時鐘線(PIXCLK)。像素時鐘的極性可以編程，因此可以在像素時鐘的上升沿或下降沿捕獲數據。
DCMI 接收到的攝像頭數據被放到一個 32 位數據寄存器(DCMI_DR)中，然後通過通用DMA 進行傳輸。圖像緩衝區由 DMA 管理，而不是由攝像頭接口管理。
從攝像頭接收的數據可以按行/幀來組織（原始 YUV/RGB/拜爾模式），也可以是一系列JPEG 圖像。要使能 JPEG 圖像接收，必須將 JPEG 位（DCMI_CR 寄存器的位 3）置 1。數據流可由可選的 HSYNC（水平同步）信號和 VSYNC（垂直同步）信號硬件同步，或者通 過數據流中嵌入的同步碼同步。
DCMI 接口的數據與 PIXCLK（即 PCLK）保持同步，並根據像素時鐘的極性在像素時鐘上升沿/下降沿發生變化。HSYNC（HREF）信號指示行的開始/結束，VSYNC 信號指示幀的開始/結束。DCMI 信號波形如圖 40.1.2.2 所示：
上圖中，對應設置爲：DCMI_PIXCLK 的捕獲沿爲下降沿，DCMI_HSYNC 和 DCMI_VSYNC的有效狀態爲 1，注意，這裏的有效狀態實際上對應的是指示數據在並行接口上無效時，HSYNC/VSYNC 引腳上面的引腳電平。
本章我們用到 DCMI 的 8 位數據寬度，通過設置 DCMI_CR 中的 EDM[1:0]=00 設置。此時DCMI_D0~D7 有效，DCMI_D8~D13 上的數據則忽略，這個時候，每次需要 4 個像素時鐘來捕獲一個 32 位數據。捕獲的第一個數據存放在 32 位字的 LSB 位置，第四個數據存放在 32 位字的 MSB 位置 ，捕獲數據字節在 32 位字中的排布如表 40.1.2.1 所示：
從表 40.1.2.1 可以看出，STM32F4 的 DCMI 接口，接收的數據是低字節在前，高字節在後的，所以，要求攝像頭輸出數據也是低字節在前，高字節在後纔可以，否則就還得程序上處理字節順序，會比較麻煩。
DCMI 接口支持 DMA 傳輸，當 DCMI_CR 寄存器中的 CAPTURE 位置 1 時，激活 DMA接口。攝像頭接口每次在其寄存器中收到一個完整的32位數據塊時，都將觸發一個DMA請求。
DCMI 接口支持兩種同步方式：內嵌碼同步和硬件（HSYNC 和 VSYNC）同步。我們簡單介紹下硬件同步，詳細介紹請參考《STM32F4xx 中文數據手冊》第 13.5.3 節。
硬件同步模式下將使用兩個同步信號 (HSYNC/VSYNC)。根據攝像頭模塊/模式的不同，可能在水平/垂直同步期間內發送數據。由於系統會忽略 HSYNC/VSYNC 信號有效電平期間內接收的所有數據，HSYNC/VSYNC 信號相當於消隱信號。
爲了正確地將圖像傳輸到 DMA/RAM 緩衝區，數據傳輸將與 VSYNC 信號同步。選擇硬件同步模式並啓用捕獲（DCMI_CR 中的 CAPTURE 位置 1）時，數據傳輸將與 VSYNC 信號的無效電平同步（開始下一幀時）。之後傳輸便可以連續執行，由 DMA 將連續幀傳輸到多個連續的緩衝區或一個具有循環特性的緩衝區。爲了允許 DMA 管理連續幀，每一幀結束時都將激活VSIF（垂直同步中斷標誌，即幀中斷），我們可以利用這個幀中斷來判斷是否有一幀數據採集完成，方便處理數據。
DCMI 接口的捕獲模式支持：快照模式和連續採集模式。一般我們使用連續採集模式，通過 DCMI_CR 中的 CM 位設置。另外，DCMI 接口還支持實現了 4 個字深度的 FIFO，配有一個簡單的 FIFO 控制器，每次攝像頭接口從 AHB 讀取數據時讀指針遞增，每次攝像頭接口向FIFO 寫入數據時寫指針遞增。因爲沒有溢出保護，如果數據傳輸率超過 AHB 接口能夠承受的速率，FIFO 中的數據就會被覆蓋。如果同步信號出錯，或者 FIFO 發生溢出，FIFO 將復位，DCMI 接口將等待新的數據幀開始。