วิธีใช้โมดูลกล้อง ov7670 กับ arduino

กล้องถ่ายรูปครองอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์มาโดยตลอดเนื่องจากมีแอพพลิเคชั่นมากมายเช่นระบบตรวจสอบผู้เยี่ยมชมระบบเฝ้าระวังระบบการเข้างานเป็นต้นกล้องที่เราใช้ในปัจจุบันมีความฉลาดและมีคุณสมบัติมากมายที่ไม่มีในกล้องรุ่นก่อน ๆ ในขณะที่กล้องดิจิทัลในปัจจุบันไม่เพียง แต่จับภาพ แต่ยังบันทึกคำอธิบายระดับสูงของฉากและวิเคราะห์สิ่งที่พวกเขาเห็น มีการใช้อย่างแพร่หลายใน Robotics, Artificial Intelligence, Machine Learning เป็นต้นเฟรมที่จับได้จะถูกประมวลผลโดยใช้ Artificial Intelligence และ Machine Learning จากนั้นใช้ในแอพพลิเคชั่นต่างๆเช่นการตรวจจับป้ายทะเบียนการตรวจจับวัตถุการตรวจจับการเคลื่อนไหวการจดจำใบหน้าเป็นต้น

ในการกวดวิชานี้เราจะติดต่อใช้กันอย่างแพร่หลายกล้อง OV7670 โมดูล Arduino UNO โมดูลกล้อง OV7670 สามารถเชื่อมต่อกับArduino Megaด้วยการกำหนดค่าพินรหัสและขั้นตอนเดียวกัน โมดูลกล้องเชื่อมต่อได้ยากเนื่องจากมีพินจำนวนมากและสายไฟที่ยุ่งเหยิงในการดำเนินการ นอกจากนี้สายไฟยังมีความสำคัญมากเมื่อใช้โมดูลกล้องเนื่องจากการเลือกลวดและความยาวของสายไฟอาจส่งผลต่อคุณภาพของภาพอย่างมากและอาจทำให้เกิดสัญญาณรบกวนได้

เราได้ทำโปรเจ็กต์มากมายเกี่ยวกับกล้องถ่ายรูปที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์และอุปกรณ์ IoT ประเภทต่างๆเช่น:

• ระบบตรวจสอบผู้เยี่ยมชมพร้อม Raspberry Pi และ Pi Camera
• ระบบรักษาความปลอดภัยภายในบ้าน Raspberry Pi ที่ใช้ IOT พร้อม Email Alert
• กล้องเฝ้าระวัง Raspberry Pi พร้อม Motion Capture

กล้อง OV7670ทำงานใน 3.3V จึงกลายเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะหลีกเลี่ยงการ Arduino ซึ่งจะช่วยให้การส่งออก 5V ที่เอาท์พุทหมุด GPIO ของพวกเขา OV7670 เป็นกล้อง FIFO แต่ในบทช่วยสอนนี้รูปภาพหรือเฟรมจะถูกจับโดยไม่มี FIFO บทช่วยสอนนี้จะมีขั้นตอนง่ายๆและการเขียนโปรแกรมที่ง่ายขึ้นเพื่อเชื่อมต่อ OV7670 กับ Arduino UNO

ส่วนประกอบที่จำเป็น

• Arduino UNO
• OV7670 โมดูลกล้อง
• ตัวต้านทาน (10k, 4.7k)
• จัมเปอร์

ซอฟต์แวร์ที่ต้องการ:

• Arduino IDE
• Serial Port Reader (เพื่อวิเคราะห์ภาพเอาต์พุต)

ข้อควรจำเกี่ยวกับโมดูลกล้อง OV7670

OV7670 Camera Module เป็นโมดูลกล้อง FIFO ที่มีจำหน่ายจากผู้ผลิตหลายรายที่มีการกำหนดค่าพินที่แตกต่างกัน TheOV7670 ให้ภาพขนาด 8 บิตแบบเต็มเฟรมในรูปแบบที่หลากหลาย อาร์เรย์ภาพสามารถทำงานได้สูงสุด 30 เฟรมต่อวินาที (fps) ใน VGA OV7670 ประกอบด้วย

• อาร์เรย์เซนเซอร์ภาพ (ประมาณ 656 x 488 พิกเซล)
• ตัวสร้างเวลา
• ตัวประมวลผลสัญญาณอนาล็อก
• ตัวแปลง A / D
• ตัวสร้างรูปแบบการทดสอบ
• ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP)
• Image Scaler
• พอร์ตวิดีโอดิจิทัล
• เอาต์พุตควบคุมแฟลช LED และ Strobe

เซ็นเซอร์ภาพ OV7670 ควบคุมโดยใช้ Serial Camera Control Bus (SCCB) ซึ่งเป็นอินเทอร์เฟซ I2C (SIOC, SIOD) ที่มีความถี่สัญญาณนาฬิกาสูงสุด 400KHz

กล้องมาพร้อมกับสัญญาณการจับมือเช่น:

• VSYNC:เอาต์พุตซิงค์แนวตั้ง - ต่ำระหว่างเฟรม
• HREF: การอ้างอิงแนวนอน - สูงระหว่างพิกเซลที่ใช้งานอยู่ของแถว
• PCLK:เอาต์พุตนาฬิกาพิกเซล - นาฬิกาทำงานฟรี ข้อมูลถูกต้องตามขอบที่เพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ยังมีสัญญาณอื่น ๆ อีกมากมายเช่น

• D0-D7:เอาต์พุตดิจิตอล YUV / RGB Video Component 8 บิต
• PWDN:การเลือกโหมดปิดเครื่อง - โหมดปกติและโหมดปิดเครื่อง
• XCLK:อินพุตนาฬิการะบบ
• รีเซ็ต:รีเซ็ตสัญญาณ

OV7670 โอเวอร์คล็อกจากออสซิลเลเตอร์ 24MHz สิ่งนี้ให้เอาต์พุต Pixel Clock (PCLK) 24MHz FIFO ให้หน่วยความจำบัฟเฟอร์เฟรมวิดีโอ 3Mbps ตัวสร้างรูปแบบการทดสอบมีรูปแบบแถบสี 8 แถบแถบสีจางเป็นสีเทา ตอนนี้เรามาเริ่มเขียนโปรแกรม Arduino UNO สำหรับการทดสอบ Camera OV7670 และการจับเฟรมโดยใช้เครื่องอ่านพอร์ตอนุกรม

แผนภูมิวงจรรวม

การเขียนโปรแกรม Arduino UNO

การเขียนโปรแกรมเริ่มต้นด้วย รวมทั้งต้องห้องสมุดที่จำเป็นสำหรับการ OV7670 เนื่องจาก OV7670 ทำงานบนอินเทอร์เฟซ I2C จึงรวมถึง ห้องสมุด. ไลบรารีที่ใช้ในโครงการนี้เป็นไลบรารีในตัวของ ArduinoIDE เราต้องรวมไลบรารีเพื่อให้งานสำเร็จลุล่วง

หลังจากนี้จำเป็นต้องแก้ไขรีจิสเตอร์สำหรับ OV7670 โปรแกรมแบ่งออกเป็นฟังก์ชันเล็ก ๆ เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น

การ ตั้งค่า () ประกอบด้วยการตั้งค่าเริ่มต้นทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการจับภาพเท่านั้น ฟังก์ชั่นแรกคือarduinoUnoInut ()ซึ่งใช้ในการเริ่มต้น arduino uno ในขั้นต้นจะปิดการใช้งานอินเทอร์รัปต์ส่วนกลางทั้งหมดและตั้งค่าคอนฟิกูเรชันอินเทอร์เฟซการสื่อสารเช่นนาฬิกา PWM การเลือกพินขัดจังหวะการเลือกพรีคลาส

arduinoUnoInut ();

หลังจากกำหนดค่า Arduino แล้วจะต้องกำหนดค่ากล้อง ในการเริ่มต้นกล้องเรามีตัวเลือกในการเปลี่ยนค่ารีจิสเตอร์เท่านั้น ค่ารีจิสเตอร์จำเป็นต้องเปลี่ยนจากค่าเริ่มต้นเป็นการกำหนดเอง เพิ่มความล่าช้าที่จำเป็นขึ้นอยู่กับความถี่ของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เราใช้ เนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทำงานช้ามีเวลาในการประมวลผลน้อยลงและเพิ่มความล่าช้าระหว่างการจับเฟรม

เป็นโมฆะ camInit (โมฆะ) { writeReg (0x12, 0x80); _delay_ms (100); wrSensorRegs8_8 (ov7670_default_regs); writeReg (REG_COM10, 32); // PCLK ไม่เปิดใช้งาน HBLANK }

กล้องถูกตั้งค่าให้ถ่ายภาพ QVGA ดังนั้นจึงต้องเลือกความละเอียด ฟังก์ชันกำหนดค่ารีจิสเตอร์เพื่อถ่ายภาพ QVGA

setResolution ();

ในบทช่วยสอนนี้ภาพจะถูกถ่ายเป็นขาวดำดังนั้นค่ารีจิสเตอร์จึงถูกตั้งค่าให้แสดงภาพขาวดำ ฟังก์ชันตั้งค่ารีจิสเตอร์จากรายการรีจิสเตอร์ซึ่งกำหนดไว้ล่วงหน้าในโปรแกรม

setColor ();

ฟังก์ชันด้านล่างคือฟังก์ชัน write to register ซึ่งเขียนค่าฐานสิบหกเพื่อลงทะเบียน หากคุณได้รับภาพที่มีสัญญาณรบกวนให้ลองเปลี่ยนเทอมที่สองเช่น 10 เป็น 9/11/12 แต่ส่วนใหญ่แล้วค่านี้ใช้งานได้ดีจึงไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน

writeReg (0x11, 10);

ฟังก์ชันนี้ใช้เพื่อรับขนาดความละเอียดของภาพ ในโครงการนี้เรากำลังถ่ายภาพขนาด 320 x 240 พิกเซล

captureImg (320, 240);

นอกเหนือจากนี้โค้ดยังมีการกำหนดค่า I2C แบ่งออกเป็นหลายส่วน เพื่อรับข้อมูลจากกล้องการกำหนดค่า I2C มีฟังก์ชัน Start, Read, Write, Set Address ซึ่งมีความสำคัญเมื่อใช้โปรโตคอล I2C

คุณสามารถค้นหาโค้ดที่สมบูรณ์พร้อมวิดีโอสาธิตในตอนท้ายของบทช่วยสอนนี้ เพียงแค่อัปโหลดรหัสและเปิด Serial Port Reader และจับเฟรม

วิธีใช้ Serial Port Reader สำหรับอ่านภาพ

Serial Port Reader เป็น GUI ง่ายๆดาวน์โหลดได้จากที่นี่ สิ่งนี้จับการเข้ารหัส base64 และถอดรหัสเพื่อสร้างรูปภาพ เพียงทำตามขั้นตอนง่ายๆเหล่านี้เพื่อใช้ Serial Port Reader

ขั้นตอนที่ 1:เชื่อมต่อ Arduino ของคุณเข้ากับพอร์ต USB ของพีซีของคุณ

ขั้นตอนที่ 2:คลิกที่“ ตรวจสอบ” เพื่อค้นหาพอร์ต Arduino COM ของคุณ

ขั้นตอนที่ 3:สุดท้ายคลิกที่ปุ่ม "เริ่ม" เพื่อเริ่มอ่านแบบอนุกรม

ขั้นตอนที่ 4:คุณสามารถบันทึกภาพนี้ได้โดยคลิกที่“ บันทึกรูปภาพ”

ด้านล่างนี้คือภาพตัวอย่างที่นำมาจาก OV7670

ข้อควรระวังเมื่อใช้ OV7670

• พยายามใช้สายไฟหรือจัมเปอร์ให้สั้นที่สุด
• หลีกเลี่ยงการสัมผัสหลวมกับพินใด ๆ บน Arduino หรือ OV7670
• ระวังการเชื่อมต่อเนื่องจากการเดินสายจำนวนมากอาจทำให้ไฟฟ้าลัดวงจรได้
• หาก UNO ให้เอาต์พุต 5V เป็น GPIO ให้ใช้ Level Shifter
• ใช้อินพุต 3.3V สำหรับ OV7670 เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเกินกว่านี้อาจทำให้โมดูล OV7670 เสียหายได้

โครงการนี้จัดทำขึ้นเพื่อให้ภาพรวมของการใช้โมดูลกล้องกับ Arduino เนื่องจาก Arduino มีหน่วยความจำน้อยดังนั้นการประมวลผลอาจไม่เป็นไปตามที่คาดไว้ คุณสามารถใช้คอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกันซึ่งมีหน่วยความจำมากกว่าสำหรับการประมวลผล