本項目以攝像頭OV7670作為圖像傳感器,以存儲芯片AL422作為數據中轉站，以處理芯片STM32作為圖像采集系統的控制核心，以TFT液晶顯示屏作為圖像顯示器，實現了基于攝像頭圖像采集的STM32處理顯示系統，完成了圖像的快速采集、存儲、數據處理及圖像顯示。首先攝像頭采集到圖像，通過傳輸線路把采集到的信息存儲在AL422內部，然后傳給STM32處理；其次STM32建立二維坐標，把采集到的圖像進行坐標定位；最后STM32將分析后的信息進行相應的處理，處理后的信息經過TFT將圖像顯示出來。

In the project ,OV7670 camera as image sensor, memory chip  AL422  as transfer station ,processing chip STM32 as the control core of image acquisition ,TFT LCD screen as image display ,achieve STM32 processing display system  camera-based image acquisition ,to complete a rapid image acquisition ,storage ,data processing and image display .Firstly camera collects images ,collected information is stored in the AL422 through transmission line, and then passes to the STM32 to deal ; Secondly the STM32 establishes two-dimensional coordinate ,image acquisition to coordinate positioning ;Finally the STM32 analysis of information to the appropriate processing ,the TFT image display after the treatment of the information.

攝像頭(CAMERA)又稱為電腦相機，電子眼等，是一種電子設備，被廣泛的運用于社會社交，遠程醫療及實時監控等方面。普通的人也可以彼此通過攝像頭在網絡進行有影像、有聲音的交談和溝通。另外，人們還可以將其用于當前各種流行的數碼影像，影音處理。攝像頭分為數字攝像頭和模擬攝像頭兩大類。數字攝像頭可以將視頻采集設備產生的模擬視頻信號轉換成數字信號，進而將其儲存在計算機里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉換成數字模式，并加以壓縮后才可以轉換到計算機上運用。數字攝像頭可以直接捕捉影像，然后通過串、并口或者USB接口傳到計算機里。由于個人電腦的迅速普及，模擬攝像頭的整體成本較高等原因，USB接口的傳輸速度遠遠高于串口、并口的速度，因此現在市場熱點主要是USB接口的數字攝像頭。基于攝像頭有這么廣泛的應用市場以及更加廣闊的發展 ，所以各個公司都在大力投入資金以及人力資源在這方面開發發展。

本項目是基于STM32單片機做的，之前做的很多實物都是基于ATmegal 16單片機，在這個項目中，可以在做項目的過程中學習一塊新的單片機，開拓自己視野，增長自己知識；同時，攝像頭在社會上應用廣泛，涉及攝像頭這一塊，也是更加好的了解社會電子行業的最新發展狀況，對社會上的狀況有所了解，對自己的以后就業有一定的幫助；同時攝像頭采用那個系列的，其他系列有哪些缺點，經過這個項目，也會有所了解。

本項目研究主要內容有：基于攝像頭OV7670采集圖樣，存儲在AL422內部，然后通過STM32處理，最后控制TFT液晶顯示屏將采集的圖像進行顯示。

第一章，通過攝像頭OV7670采集圖像，通過傳輸線路把采集到的圖像信息數值信號存儲于AL422中，即圖像采集。

第二章，存儲于AL422中的圖像，經過圖像處理模塊STM32對采集到的圖像進行處理，將圖像的模擬信號轉換為數字信號，然后STM32經過建立二維坐標，把采集到的圖像進行坐標定位，即圖像數據處理。

第三章，將采集處理后到的圖像通過液晶顯示屏TFT顯示出來。，即圖像顯示。

OV7670攝像頭、STM32處理芯片、AL422存儲器、TFT液晶顯示屏分別如圖1-1、圖1-2、圖1-3和圖1-4所示。

設計主要由幾個模塊組成：

1). 圖像采集模塊：OV7670攝像頭通過設置參數采集圖像，將采集到的圖像存儲在AL422里；

2). 控制處理模塊：STM32將存儲在AL422內部的數字代碼提取出來，同時控制液晶顯示屏TFT；

3). TFT液晶顯示模塊：經過STM32處理后的數據在TFT上顯示。

總體設計方案流程圖如圖2-1所示。

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2017-8-10 05:04 上傳

優點：成本低（LM1881只要10元，攝像頭只要45元）；方案實現簡單（只需根據幾個同步信號，開啟AD連續采集即可）；

缺點：需要A/D速度支持，以獲得高分辨率。A/D速度與MCU總線時鐘有關，所以需要超頻，但MCU穩定性必須犧牲。

優點：經典的圖像采集方案，為各視頻采集卡和其他產品所應用，能完整采集整幅圖像。攝像頭兼容性好，可以隨時更換更好的攝像頭，獲得更清晰圖像，而采集部分軟硬件不需要做太大改變；

缺點：方案復雜，涉及大量邏輯操作，一般用CPLD或FPGA配合。在智能車比賽中，規定不能使用可編程器件，使用74做邏輯功能，控制幾個芯片較為復雜，體積、可靠性都很難保證，制作難度較大。涉及IIC操作，增加調試時間難度。

優點：數字攝像頭方案，采集簡單，無需A/D；

缺點：與模擬攝像頭+AD類似，采集分辨率與MCU頻率相關。數字攝像頭信號輸出頻率可高達13.5MHz，沒有DMA功能MCU從IO讀信號再寫入內存，速度跟不上，同樣需要犧牲穩定性進行超頻使用。因為沒有引入PCLK視頻同步信號，直接采集CMOS數據口，有可能會采集到不穩定的數據（即CMOS數據口狀態正在改變時）這一點可能造成嚴重的干擾。

優點：采用FIFO作為緩沖，可以采集完整圖像。圖像采集分辨率與FIFO容量有關；

缺點：FIFO容量大，若使用視頻FIFO，性價比較高。

選擇方案：經過對以上幾種方法的比較，方案四可行性比較高，同時價格也相對來說比較便宜，而且數字信號相對于模擬信號來說利用更加簡單，對于現階段的學習更方便。

優點：對于ATmega16的使用比較熟練；

缺點：ATmega16的flash相對較小，處理速度較慢，不適宜快速處理圖像信息，對信息由一定的延時顯示。

優點：flash相對于ATmega16的較大，處理速度也更加的快；

缺點：價格相對于ATmega16來說較貴。

選擇方案：為了更好地處理圖像信息，使數據信息更好地采集，采用STM32系列芯片來作為處理芯片。

優點：2.4寸TFT液晶顯示屏，大小為240X320，顯示圖像范圍較大；

缺點：TFT供電是3.3V，單片機供電為5V，需要外圍轉換電路。

優點：顯示程序簡單，可以供給5V電壓，與單片機供電電壓相同；

缺點：顯示圖像較小。

選擇方案：由于STM32采集的數據為240X320X2的數據，剛好是2.4寸的TFT液晶顯示屏的數據，所以使用TFT液晶顯示屏比5110顯示屏更加的好，這樣就不需要去設置一些數據，免去一些麻煩。

由于速度及程序存儲器和數據存儲器的尋址空間的限制,要存儲每秒30幀,640×480像素大小的一副圖像,是相當困難的，而FIFO 芯片AL422的出現,解決了這一難題。AL422是 Aver Logic 公司推出的一個存儲容量為393216字節×8 位的FIFO存儲芯片，其所有的尋址、刷新等操作都由集成在芯片內部的控制系統完成。AL422是一款容量很大，而且可存儲一幅圖像的完整信息的幀存儲器芯片，AL422的工作頻率可達50MHZ。

具有以下特點：

（5）工作電壓為5V或3.3V，采用標準的28腳SOP封裝。

選擇方案：為了讀取一幅完整的圖像數據，同時AL422價格相對來說比較便宜，因此選擇AL422作為數據中轉站。

對于處理芯片的設計，開始考慮自己設計處理芯片整體PCB布局，考慮到可能出現雙面板的問題，因此直接購買了處理芯片部分。處理芯片原理圖見附加pdf文件。

基于攝像頭與AL422的配合使用，把攝像頭與AL422直接放在一個模塊上比較穩定，減少其他干擾因素(連線問題、電產生的磁場)的影響，因此把攝像頭與AL422放置在一起。原理圖如圖2-2所示。

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在這次設計中，經過不斷地調試與改進，基于STM32的視頻處理并將采集到的圖像信息顯示在TFT液晶顯示屏上成功完成。在制作的過程中，遇到許多的問題，大概如下：

（1）在前期準備過程中，由于對于攝像頭的原理及種類選擇了解甚少，所以在對攝像頭的種類選擇過程中舉棋不定；

（2）在對攝像頭的基礎知識有了一定了解后，對攝像頭采集到的圖像數據如何處理這個問題上又有了比較大的問題，是直接處理數據，還是先把采集到的圖像信息存儲起來再進行處理。經過比較，我們采用了后者；后者的優點在于把數據存儲起來，一方面可以防止數據丟失，另外一方面可以避免一下處理太大的數據；

（3）對于攝像頭方面的問題有了大概解決辦法后，對于處理芯片的選擇又有問題了；在前期準備用DSP作為處理芯片，由于是第一次接觸并應用，對于復雜的DSP來說，在短期內把它學懂并且用來做項目是有一定困難的，其次對于DSP的購買能力也是一定的，因此，最后采用了綜合效果較好的STM32作為處理芯片。

（4）在一步步把程序調通之后圖像顯示比較清晰，但為了精度能更高一點，于是對軟件和硬件進行

經過這次項目，對于攝像頭的處理方面的一些知識也有了很大的提升，另外對于處理芯片STM32的知識掌握也有很大提高，讓自己也多學會了一款單片機，對于自己以后的學習打下了一定的基礎。