OV2640 是 OV（OmniVision）公司生产的一颗 1/4 寸的 CMOS UXGA（1632*1232）图像传感器。该传感器体积小、工作电压低，提供单片 UXGA 摄像头和影像处理器的所有功能。通过 SCCB 总线控制，可以输出整帧、子采样、缩放和取窗口等方式的各种分辨率 8/10 位影像数据。该产品 UXGA 图像最高达到 15 帧/秒（SVGA 可达 30 帧，CIF 可达 60 帧）。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、对比度、色度等都可以通过 SCCB 接口编程。OmmiVision 图像传感器应用独有的传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、拖尾、浮散等，提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。
OV2640 的特点有：
高灵敏度、低电压适合嵌入式应用
标准的 SCCB 接口，兼容 IIC 接口
支持 RawRGB、RGB(RGB565/RGB555)、GRB422、YUV(422/420)和 YCbCr（422）
输出格式
支持 UXGA、SXGA、SVGA 以及按比例缩小到从 SXGA 到 40*30 的任何尺寸
支持自动曝光控制、自动增益控制、自动白平衡、自动消除灯光条纹、自动黑电平校
准等自动控制功能。同时支持色饱和度、色相、伽马、锐度等设置。
支持闪光灯
支持图像缩放、平移和窗口设置
支持图像压缩，即可输出 JPEG 图像数据
自带嵌入式微处理器
OV2640 传感器包括如下一些功能模块。
- 感光整列（Image Array ）
OV2640 总共有 16321232 个像素，最大输出尺寸为 UXGA（16001200），即 200W 像素。 - 模拟信号处理（ （Analog Processing ）
模拟信号处理所有模拟功能，并包括：模拟放大（AMP）、增益控制、通道平衡和平衡控
制等。 - 10 位 位 A/D 转换（ （A/D ）原始的信号经过模拟放大后，分 G 和 BR 两路进入一个 10 位的 A/D 转换器，A/D 转换器工作频率高达 20M，与像素频率完全同步（转换的频率和帧率有关）。除 A/D 转换器外，该模块还有黑电平校正（BLC)功能。
- 数字信号处理器（DSP ）
这个部分控制由原始信号插值到 RGB 信号的过程，并控制一些图像质量：
边缘锐化（二维高通滤波器）
颜色空间转换（原始信号到 RGB 或者 YUV/YCbYCr)
RGB 色彩矩阵以消除串扰
色相和饱和度的控制
黑/白点补偿
降噪
镜头补偿
可编程的伽玛
十位到八位数据转换 - 输出格式模块（ （Output Formatter ）
该模块按设定优先级控制图像的所有输出数据及其格式。 - 压缩引擎（ （Compression Engine)
从图可以看出，压缩引擎主要包括三部分：DCT、QZ 和 entropy encoder（熵编码器），将原始的数据流，压缩成 jpeg 数据输出。 - 微处理器（ Microcontroller ）OV2640 自带了一个 8 位微处理器，该处理器有 512 字节 SRAM，4KB 的 ROM，它提供一个灵活的主机到控制系统的指令接口，同时也具有细调图像质量的功能。
- SCCB 接口（SCCB Interface ）
SCCB 接口控制图像传感器芯片的运行，详细使用方法参照光盘的《OmniVision Technologies Seril Camera Control Bus(SCCB) Specification》这个文档 - 数字视频接口（ Digital Video Port ）OV2640 拥有一个 10 位数字视频接口(支持 8 位接法)，其 MSB 和 LSB 可以程序设置先后顺序，ALIENTEK OV2640 模块采用默认的 8 位连接方式，如图 40.1.1.3 所示：
OV2640 的寄存器通过 SCCB 时序访问并设置，SCCB 时序和 IIC 时序十分类似，在本章我们不做介绍，请大家参考光《OmniVision Technologies Seril Camera Control Bus(SCCB) Specification》这个文档。
接下来，我们介绍一下 OV2640 的传感器窗口设置、图像尺寸设置、图像窗口设置和图像输出大小设置，这几个设置与我们的正常使用密切相关，有必要了解一下。其中，除了传感器窗口设置是直接针对传感器阵列的设置，其他都是 DSP 部分的设置了，接下来我们一个个介绍。
传感器窗口设置，该功能允许用户设置整个传感器区域（16321220）的感兴趣部分，也就是在传感器里面开窗，开窗范围从 22~1632*1220 都可以设置，不过要求这个窗口必须大于等于随后设置的图像尺寸。传感器窗口设置，通过：0X03/0X19/0X1A/0X07/0X17/0X18 等寄存器设置，寄存器定义请看 OV2640_DS(1.6).pdf 这个文档（下同）。
图像尺寸设置，也就是 DSP 输出（最终输出到 LCD 的）图像的最大尺寸，该尺寸要小于等于前面我们传感器窗口设置所设定的窗口尺寸。图像尺寸通过0XC0/0XC1/0X8C 等寄存器设置。
图像窗口设置，这里起始和前面的传感器窗口设置类似，只是这个窗口是在我们前面设置的图像尺寸里面，再一次设置窗口大小，该窗口必须小于等于前面设置的图像尺寸。该窗口设置后的图像范围，将用于输出到外部。图像窗口设置通过：0X51/0X52/0X53/0X54/0X55/0X57等寄存器设置。
图像输出大小设置，这是最终输出到外部的图像尺寸。该设置将图像窗口设置所决定的窗口大小，通过内部 DSP 处理，缩放成我们输出到外部的图像大小。该设置将会对图像进行缩放处理，如果设置的图像输出大小不等于图像窗口设置图像大小，那么图像就会被缩放处理，只有这两者设置一样大的时候，输出比例才是 1：1 的。
因为 OmniVision 公司公开的文档，对这些设置实在是没有详细介绍。只能从他们提供的初始化代码（还得去 linux 源码里面移植过来）里面去分析规律，所以，这几个设置，都是作
者根据 OV2640 的调试经验，以及相关文档总结出来的，不保证百分比正确，如有错误，还请大家指正。以上几个设置，光看文字可能不太清楚，这里我们画一个简图有助于大家理解，如图 40.1.1.4所示：
上图，最终红色框所示的图像输出大小，才是 OV2640 输出给外部的图像尺寸，也就是显示在 LCD 上面的图像大小。当图像输出大小与图像窗口不等时，会进行缩放处理，在 LCD 上面看到的图像将会变形。
最后，我们介绍一下 OV2640 的图像数据输出格式。首先我们简单介绍一些定义：
UXGA，即分辨率位 16001200 的输出格式，类似的还有：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，即像素时钟，一个 PCLK 时钟，输出一个像素(或半个像素)。
VSYNC，即帧同步信号。
HREF /HSYNC，即行同步信号。
OV2640 的图像数据输出（通过 Y[9:0]）就是在PCLK,VSYNC 和 HREF/ HSYNC 的控制下进行的。首先看看行输出时序，如图 40.1.1.5 所示：
从上图可以看出，图像数据在 HREF 为高的时候输出，当 HREF 变高后，每一个 PCLK 时钟，输出一个 8 位/10 位数据。我们采用 8 位接口，所以每个 PCLK输出 1 个字节，且在 RGB/YUV输出格式下，每个 tp=2 个 Tpclk，如果是 Raw 格式，则一个 tp=1 个 Tpclk。比如我们采用 UXGA时序,RGB565 格式输出，每 2 个字节组成一个像素的颜色（高低字节顺序可通过 0XDA 寄存器设置），这样每行输出总共有 16002 个 PCLK 周期，输出 16002 个字节。
上图清楚的表示了OV2640在UXGA模式下的数据输出。我们按照这个时序去读取OV2640的数据，就可以得到图像数据。
最后说一下 OV2640 的图像数据格式，我们一般用 2 种输出方式：RGB565 和 JPEG。当输出 RGB565 格式数据的时候，时序完全就是上面两幅图介绍的关系。以满足不同需要。而当输
出数据是 JPEG 数据的时候，同样也是这种方式输出（所以数据读取方法一模一样），不过 PCLK数目大大减少了，且不连续，输出的数据是压缩后的 JPEG 数据，输出的 JPEG 数据以：0XFF,0XD8 开头，以 0XFF,0XD9 结尾，且在0XFF,0XD8 之前，或者 0XFF,0XD9 之后，会有不定数量的其他数据存在（一般是 0），这些数据我们直接忽略即可，将得到的0XFF,0XD8~0XFF,0XD9 之间的数据，保存为.jpg/.jpeg 文件，就可以直接在电脑上打开看到图像了。
OV2640 自带的 JPEG 输出功能，大大减少了图像的数据量，使得其在网络摄像头、无线视频传输等方面具有很大的优势。OV2640 我们就介绍到这。
STM32F4 自带了一个数字摄像头（DCMI）接口，该接口是一个同步并行接口，能够接收外部 8 位、10 位、12 位或 14 位 CMOS 摄像头模块发出的高速数据流。可支持不同的数据格式：YCbCr4:2:2/RGB565 逐行视频和压缩数据 (JPEG)。
STM32F4 DCM 接口特点：
● 8 位、10 位、12 位或 14 位并行接口
● 内嵌码/外部行同步和帧同步
● 连续模式或快照模式
● 裁剪功能
● 支持以下数据格式：
1，8/10/12/14 位逐行视频：单色或原始拜尔（Bayer）格式
2，YCbCr 4:2:2 逐行视频
3，RGB 565 逐行视频
4，压缩数据：JPEG
DCMI 接口包括如下一些信号：
1， 数据输入（D[0:13]），用于接摄像头的数据输出，接 OV2640 我们只用了 8 位数据。
2， 水平同步（行同步）输入（HSYNC），用于接摄像头的 HSYNC/HREF 信号。
3， 垂直同步（场同步）输入（VSYNC），用于接摄像头的 VSYNC 信号。
4， 像素时钟输入（PIXCLK），用于接摄像头的 PCLK 信号。
DCMI 接口是一个同步并行接口，可接收高速（可达 54 MB/s）数据流。该接口包含多达14 条数据线(D13-D0)和一条像素时钟线(PIXCLK)。像素时钟的极性可以编程，因此可以在像素时钟的上升沿或下降沿捕获数据。
DCMI 接收到的摄像头数据被放到一个 32 位数据寄存器(DCMI_DR)中，然后通过通用DMA 进行传输。图像缓冲区由 DMA 管理，而不是由摄像头接口管理。
从摄像头接收的数据可以按行/帧来组织（原始 YUV/RGB/拜尔模式），也可以是一系列JPEG 图像。要使能 JPEG 图像接收，必须将 JPEG 位（DCMI_CR 寄存器的位 3）置 1。数据流可由可选的 HSYNC（水平同步）信号和 VSYNC（垂直同步）信号硬件同步，或者通 过数据流中嵌入的同步码同步。
DCMI 接口的数据与 PIXCLK（即 PCLK）保持同步，并根据像素时钟的极性在像素时钟上升沿/下降沿发生变化。HSYNC（HREF）信号指示行的开始/结束，VSYNC 信号指示帧的开始/结束。DCMI 信号波形如图 40.1.2.2 所示：
上图中，对应设置为：DCMI_PIXCLK 的捕获沿为下降沿，DCMI_HSYNC 和 DCMI_VSYNC的有效状态为 1，注意，这里的有效状态实际上对应的是指示数据在并行接口上无效时，HSYNC/VSYNC 引脚上面的引脚电平。
本章我们用到 DCMI 的 8 位数据宽度，通过设置 DCMI_CR 中的 EDM[1:0]=00 设置。此时DCMI_D0~D7 有效，DCMI_D8~D13 上的数据则忽略，这个时候，每次需要 4 个像素时钟来捕获一个 32 位数据。捕获的第一个数据存放在 32 位字的 LSB 位置，第四个数据存放在 32 位字的 MSB 位置 ，捕获数据字节在 32 位字中的排布如表 40.1.2.1 所示：
从表 40.1.2.1 可以看出，STM32F4 的 DCMI 接口，接收的数据是低字节在前，高字节在后的，所以，要求摄像头输出数据也是低字节在前，高字节在后才可以，否则就还得程序上处理字节顺序，会比较麻烦。
DCMI 接口支持 DMA 传输，当 DCMI_CR 寄存器中的 CAPTURE 位置 1 时，激活 DMA接口。摄像头接口每次在其寄存器中收到一个完整的32位数据块时，都将触发一个DMA请求。
DCMI 接口支持两种同步方式：内嵌码同步和硬件（HSYNC 和 VSYNC）同步。我们简单介绍下硬件同步，详细介绍请参考《STM32F4xx 中文数据手册》第 13.5.3 节。
硬件同步模式下将使用两个同步信号 (HSYNC/VSYNC)。根据摄像头模块/模式的不同，可能在水平/垂直同步期间内发送数据。由于系统会忽略 HSYNC/VSYNC 信号有效电平期间内接收的所有数据，HSYNC/VSYNC 信号相当于消隐信号。
为了正确地将图像传输到 DMA/RAM 缓冲区，数据传输将与 VSYNC 信号同步。选择硬件同步模式并启用捕获（DCMI_CR 中的 CAPTURE 位置 1）时，数据传输将与 VSYNC 信号的无效电平同步（开始下一帧时）。之后传输便可以连续执行，由 DMA 将连续帧传输到多个连续的缓冲区或一个具有循环特性的缓冲区。为了允许 DMA 管理连续帧，每一帧结束时都将激活VSIF（垂直同步中断标志，即帧中断），我们可以利用这个帧中断来判断是否有一帧数据采集完成，方便处理数据。
DCMI 接口的捕获模式支持：快照模式和连续采集模式。一般我们使用连续采集模式，通过 DCMI_CR 中的 CM 位设置。另外，DCMI 接口还支持实现了 4 个字深度的 FIFO，配有一个简单的 FIFO 控制器，每次摄像头接口从 AHB 读取数据时读指针递增，每次摄像头接口向FIFO 写入数据时写指针递增。因为没有溢出保护，如果数据传输率超过 AHB 接口能够承受的速率，FIFO 中的数据就会被覆盖。如果同步信号出错，或者 FIFO 发生溢出，FIFO 将复位，DCMI 接口将等待新的数据帧开始。
