家庭IOT监测之摄像头数据上传ONENET

本篇目标：将摄像头OV7670的照片数据，转换成BMP二进制，上传到ONENET平台，用于远程监测。

材料准备：

• 之前移植的温湿度及红外修改工程：（温湿度及红外修改工程），继续往里面移植摄像头驱动上传代码。
• STM32F407最终摄像头上传ONENET平台工程：（STM32F4摄像头数据上传onenet），里面包含温湿度，红外感应，摄像头照片按一定时间周期上传ONENET平台。

---

摄像头OV7670硬件连接与接口

这里的摄像头OV7670与上一章的一致，详细可以见（家庭IOT监测之摄像头OV7670测试）。

---

移植摄像头等相关驱动

用keil打开准备材料1的stm32f407_iot工程，往里面添加代码，驱动摄像头OV7670：

• 将准备材料最终修改中的摄像头驱动文件夹（ov7670）与（rgb2bmp）拷贝到stm32f407_iot标准工程dev文件夹下。
• 在Manage Project Items添加文件夹ov7670与rgb2bmp，然后添加刚才对应拷贝文件夹下的C文件。
• 在Options->C/C++->Include Paths添加dev下复制文件夹ov7670与rgb2bmp的路径。
• 需要修改ov7670.h与sccb.h文件中对应的IO引脚，修改成自己对应的引脚口，应该用注释标出。
• 仔细检查ov7670.c与sccb.c文件中的引脚初始化函数，确认相关RESET、PWDN、SCCB等引脚初始化正确；修改dcmi.c的My_DCMI_Init函数中对于DCMI相关引脚的初始化，与自己的引脚对应。
• 在main.c中添加头文件：

#include "ov7670.h"
#include "dcmi.h"
#include "ov7670test.h"
#include "rgb2bmp.h"

• 向main函数中添加代码，如下：

    //....

    /* WIFI模块IO初始化配置 */
    NET_DEVICE_IO_Init();

    /* 摄像头OV7670相关初始化配置 */
    if (OV7670_Init() != 0)    //新添加
    {
        printf("Ov7670 Init Failed.\r\n");
    }
    else
    {
        printf("Ov7670 Init Succeed.\r\n");
#ifdef OV7670_DBG
        OV7670_USART_Init();
#endif
    }

• 编译通过即可，这样就像上一章一样，移植成功了ov7670的驱动代码，即可使用ov7670摄像头了。

---

RGB转BMP代码

在修改之前，先来了解一下，摄像头的数据和BMP文件的数据有哪些不同：

1. 摄像头数据分很多种，RGB565、RGB555、RGB444、YUV、YCbCr等，这里选取的是RGB565（常用于液晶屏显示直接输出）。RGB565包含16位，如下：
   
2. BMP格式数据由几部分组成：
   （1）bmp文件头：共包含有14个字节：
   
   （2）位图信息头：共包含40个字节；
   
   （3）调色板：单色，16色，256色包含调色板；16位，24位，32位不包含调色板；
   （4）位图数据；

现在来修改代码：

• 代码摄像头将获取到的RGB565数据存在了数组camera_buffer[]中，要将数据转换成BMP文件，需要增加bmp文件头和信息头共54字节；
• 定位文件ov7670.c的17行camera_buffer数组，数组增加54字节，修改成：

uint16_t camera_buffer[PIC_WIDTH*PIC_HEIGHT+27]={0};

• 定位ov7670.h的23行，同样修改成：

extern uint16_t camera_buffer[PIC_WIDTH*PIC_HEIGHT+27];

• 修改DMA开始地址与数据长度，往后移54个字节，定位ov7670.c的88行，修改DCMI_DMA_Init传入参数：

DCMI_DMA_Init((uint32_t)&camera_buffer+54,(sizeof(camera_buffer)-54)/4,DMA_MemoryDataSize_HalfWord,DMA_MemoryInc_Enable);

• 这样一来数组camera_buffer前54字节放bmp数据头，因为是16位位图，没有调色板，接下来的字节都放ov7670的rgb565数据。
• 调用rgb2bmp.c中的rgb565tobmp()函数即可将camera_buffer数组修改成二进制bmp文件。

这里贴出RGB2BMP文件的代码：
rgb2bmp.c：

//主函数
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "rgb2bmp.h"


static void RGBtoBMP(char *bmp_buffer, int nWidth, int nHeight, char bits)
{
    BmpHead m_BMPHeader;
    char bfType[2] = { 'B','M' };
    m_BMPHeader.imageSize = bits * nWidth*nHeight + 54;
    m_BMPHeader.blank = 0;
    m_BMPHeader.startPosition = 54;

    memcpy(bmp_buffer, bfType, sizeof(bfType));
    bmp_buffer += sizeof(bfType);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPHeader.imageSize, sizeof(m_BMPHeader.imageSize));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPHeader.imageSize);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPHeader.blank, sizeof(m_BMPHeader.blank));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPHeader.blank);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPHeader.startPosition, sizeof(m_BMPHeader.startPosition));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPHeader.startPosition);

    InfoHead  m_BMPInfoHeader;
    m_BMPInfoHeader.Length = 40;
    m_BMPInfoHeader.width = nWidth;
    m_BMPInfoHeader.height = nHeight;
    m_BMPInfoHeader.colorPlane = 1;
    m_BMPInfoHeader.bitColor = BMP_BITS;
    m_BMPInfoHeader.zipFormat = 0;
    m_BMPInfoHeader.realSize = bits * nWidth*nHeight;
    m_BMPInfoHeader.xPels = 2835;
    m_BMPInfoHeader.yPels = 2835;
    m_BMPInfoHeader.colorUse = 0;
    m_BMPInfoHeader.colorImportant = 0;

    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.Length, sizeof(m_BMPInfoHeader.Length));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.Length);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.width, sizeof(m_BMPInfoHeader.width));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.width);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.height, sizeof(m_BMPInfoHeader.height));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.height);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.colorPlane, sizeof(m_BMPInfoHeader.colorPlane));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.colorPlane);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.bitColor, sizeof(m_BMPInfoHeader.bitColor));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.bitColor);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.zipFormat, sizeof(m_BMPInfoHeader.zipFormat));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.zipFormat);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.realSize, sizeof(m_BMPInfoHeader.realSize));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.realSize);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.xPels, sizeof(m_BMPInfoHeader.xPels));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.xPels);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.yPels, sizeof(m_BMPInfoHeader.yPels));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.yPels);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.colorUse, sizeof(m_BMPInfoHeader.colorUse));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.colorUse);
    memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.colorImportant, sizeof(m_BMPInfoHeader.colorImportant));
    bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.colorImportant);
}


void rgb565tobmp(char *rgb_buffer, unsigned short nWidth, unsigned short nHeight)
{    
    char bits = BMP_BITS / 8;
    int i = 0;
    int j = 0;
    unsigned char R,G,B;
    unsigned short RGB555,RGB565;
    char *rgb_buff;

    rgb_buff = rgb_buffer;

    rgb_buffer += 54;

    /* RGB565转RGB555 */
    for (i = 0; i < nHeight; i++)
    {
        for (j = 0; j < nWidth; j++)
        {
            /* 读取RGB565 */
            RGB565 = (*(rgb_buffer+1)<<8 | *rgb_buffer);
            /* 分别提取R、G、B数据 */
            B = RGB565 & 0x001f;
            G = (RGB565 >> 6) & 0x001f;
            R = (RGB565 >> 11) & 0x001f;
            /* 转换成RGB555数据 */
            RGB555 = (R << 10) | (G << 5) | (B);
            /* 写入数组 */
            *rgb_buffer = RGB555;
            *(rgb_buffer+1) = RGB555 >> 8;
            rgb_buffer += 2;
        }
    }

    /* 将BMP文件头和信息头写入数组 */
    RGBtoBMP(rgb_buff, nWidth, nHeight, bits);

}

rgb2bmp.h：

//rgb2bmp.h文件
#include <stdio.h>

#define BMP_BITS 16

typedef unsigned char  BYTE;
typedef unsigned short WORD;
// BMP图像各部分说明如下
/***********
    第一部分    位图文件头
该结构的长度是固定的，为14个字节，各个域的依次如下：
    2byte   ：文件类型，必须是0x4d42，即字符串"BM"。
    4byte   ：整个文件大小
    4byte   ：保留字，为0
    4byte   ：从文件头到实际的位图图像数据的偏移字节数。
*************/
typedef struct
{    long imageSize;
    long blank;
    long startPosition;
}BmpHead;

/*********************
第二部分    位图信息头
该结构的长度也是固定的，为40个字节，各个域的依次说明如下：
    4byte   ：本结构的长度，值为40
    4byte   ：图像的宽度是多少象素。
    4byte   ：图像的高度是多少象素。
    2Byte   ：必须是1。
    2Byte   ：表示颜色时用到的位数，常用的值为1(黑白二色图)、4(16色图)、8(256色图)、24(真彩色图)。
    4byte   ：指定位图是否压缩，有效值为BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS。Windows位图可采用RLE4和RLE8的压缩格式，BI_RGB表示不压缩。
    4byte   ：指定实际的位图图像数据占用的字节数，可用以下的公式计算出来：
     图像数据 = Width' * Height * 表示每个象素颜色占用的byte数(即颜色位数/8,24bit图为3，256色为1）
     要注意的是：上述公式中的biWidth'必须是4的整数倍(不是biWidth，而是大于或等于biWidth的最小4的整数倍)。
     如果biCompression为BI_RGB，则该项可能为0。
    4byte   ：目标设备的水平分辨率。
    4byte   ：目标设备的垂直分辨率。
    4byte   ：本图像实际用到的颜色数，如果该值为0，则用到的颜色数为2的(颜色位数)次幂,如颜色位数为8，2^8=256,即256色的位图
    4byte   ：指定本图像中重要的颜色数，如果该值为0，则认为所有的颜色都是重要的。
***********************************/
typedef struct

{
    long    Length;
    long    width;
    long    height;
    WORD    colorPlane;
    WORD    bitColor;
    long    zipFormat;
    long    realSize;
    long    xPels;
    long    yPels;
    long    colorUse;
    long    colorImportant;
  /*  void show()

    {    
        printf("infoHead Length:%dn",Length);
        printf("width&height:%d*%dn",width,height);
        printf("colorPlane:%dn",colorPlane);
        printf("bitColor:%dn",bitColor);
        printf("Compression Format:%dn",zipFormat);
        printf("Image Real Size:%dn",realSize);
        printf("Pels(X,Y):(%d,%d)n",xPels,yPels);
        printf("colorUse:%dn",colorUse);    
        printf("Important Color:%dn",colorImportant);
    }*/
}InfoHead;
/***************************
    第三部分    调色盘结构  颜色表
    对于256色BMP位图，颜色位数为8，需要2^8 = 256个调色盘；
    对于24bitBMP位图，各象素RGB值直接保存在图像数据区，不需要调色盘，不存在调色盘区
    rgbBlue：   该颜色的蓝色分量。
    rgbGreen：  该颜色的绿色分量。
    rgbRed：    该颜色的红色分量。
    rgbReserved：保留值。
************************/
typedef struct
{         BYTE   rgbBlue;
         BYTE   rgbGreen;
         BYTE   rgbRed;
         BYTE   rgbReserved;
      /*   void show(void)
         {
            printf("Mix Plate B,G,R:%d %d %dn",rgbBlue,rgbGreen,rgbRed);
         }*/
}RGBMixPlate;

void rgb565tobmp(char *rgb_buffer, unsigned short nWidth, unsigned short nHeight);

---

添加代码上传摄像头数据

准备好了转换工作，就可以将BMP传输到ONENET平台上了：

• 定位net_io.c文件第374行，添加头文件：

#include "dcmi.h"

• 修改TIM3_IRQHandler中断函数：

void TIM3_IRQHandler(void)
{
    //清中断标识
    TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);
    //---------------- 中断处理  ------------------//
    if(oneNetInfo.netWork == 1)
    {
        //修改添加判断条件，在上传的照片过程中等待
        if (oneNetInfo.sendData != SEND_TYPE_PICTURE)
        {
            net_send_time++;
        }

        if (net_send_time == 1)
        {
            oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_DATA;
            LED2_TOGGLE;
        }
        else if ((net_send_time % 25) == 0)   //每25s发送心跳请求
        {
            oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_HEART;
            LED2_TOGGLE;
        }
        else if (net_send_time == NET_TIME_DELAY/2)
        {
            //修改添加判断条件，只有在空闲的时候在启动摄像头，否则等待
            if (oneNetInfo.sendData == SEND_TYPE_OK)
            {
                //启动摄像头拍照，等待DMA传输
                DCMI_Start();
                LED2_TOGGLE;
            }
        }
        else if (net_send_time == NET_TIME_DELAY)
        {
            net_send_time = 0;
        }
    }

    LED1_TOGGLE;
    OneNet_Check_Heart();
}  

• 定位dcmi.c文件，添加头文件：

#include "onenet.h"

• 定位dcmi.c文件第78行，在DMA2_Stream1_IRQHandler中断中置位上传图片标志：

oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_PICTURE;

• 定位main函数，在135行中添加如下函数：

                //....

                case SEND_TYPE_PICTURE:
                //新添加
#ifdef OV7670_DBG
                    ShanWai_SendCamera(camera_buffer+27, PIC_WIDTH, PIC_HEIGHT);
#endif
                    rgb565tobmp((char *)camera_buffer, PIC_WIDTH, PIC_HEIGHT);

                    oneNetInfo.sendData = OneNet_SendData(FORMAT_TYPE2, NULL, NULL, NULL, 0);
                    printf("\r\nOnenet Picture Ready.\r\n");

                //....

• 定位onenet.c，添加头文件：

#include "ov7670.h"

• 定位onenet.c第211行，修改替换OneNet_SendData_Picture参入函数如下：

OneNet_SendData_Picture(devid, (char *)camera_buffer, 320*200*2+54);

• 优化onenet驱动部分函数，定位EdpKit.c第369的EDP_PacketSaveData函数，将第二个参数从int16型改为int32，防止出现图片过大而出现解析问题导致上传不了的问题：

uint8 EDP_PacketSaveData(const int8 *devid, int32 send_len, int8 *type_bin_head, SaveDataType type, EDP_PACKET_STRUCTURE *edpPacket)

• 同样，在EdpKit.h第112行如上修改成一样：

uint8 EDP_PacketSaveData(const int8 *devid, int32 send_len, int8 *type_bin_head, SaveDataType type, EDP_PACKET_STRUCTURE *edpPacket);

• 定位EdpKit.c第372行的remain_len变量，同样改为int32型：

    int32 remain_len = 0;

• 编译，通过后烧写到stm32f407中，观察串口打印，是否上传照片工程：
  
• 登录onenet平台查看数据，是否有照片数据上传，如图：

ps：若是发现上传的照片有垂直，水平颠倒，可以定位ov7670config.h文件第82行，0x1E寄存器：

{0x1e, 0x27},//0x07不翻转;0x17垂直翻转;0x27水平翻转;0x37水平垂直翻转

---

ONENET修改应用加入照片

进入自己onenet设备的应用管理，编辑：

• 选择元件库，图片；
• 属性图片类型选择图片格式的数据流；
• 数据流选择刚才上传照片的数据流；
• 调整图片大小合适即可；
• 点击发布即可；
  在自己的应用主页就可以看到自己的应用数据了，也可以把链接发送给别人查看，如图：
  

---

小结：关于摄像头上传数据到ONENET的代码中，有许多可以优化的地方，比如：
（1）可以把摄像头的启动函数DCMI_Start()放在红外外部中断里面，红外一感应到范围里面有人，就用摄像头拍摄下来。
（2）现在用的是WIFI的UART接口，速度只有115200，传输图片需要10s左右之久，所以可以将WIFI改为SPI接口与STM32F407相连，可以大大地加快传输速率。
（3）想过用来传输视频流，但是stm32f407有点不够用，RAM也比较小，如果换成ARM，再用H.264压缩，可以大大降低数据传输压力，再用WIFI视频视频流的传输，初步设想，后期若是视频，再更新博客。

以上移植基本上就完成了，结合以前的数据，就已经把温湿度、红外感应数据以及摄像头照片数据都上传到ONENET平台了，可以达到一个简单的监控的目的了，但只是初步的实现，在调试过程中还存在一些不惹人注意的bug，所以需要耐心多次测试修改，加油，共勉~