《ESP32-S3使用指南—MicroPython版 V1.0》第二十七章 摄像头实验

正点原子

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第二十七章 摄像头实验

       本章，我们将介绍ESP32-S3如何驱动摄像头，并在LCD上显示摄像头图像。
       本章分为如下几个小节：
       27.1摄像头模块
       27.2 硬件设计
       27.3 程序设计
       27.4 下载验证

       27.1摄像头模块
       摄像头模块也是以C模块的形式编写而来的。由于MicroPython库并未包含驱动ESP32-S3摄像头的应用，因此若想在MicroPython环境下实现摄像头功能，必须以C模块的形式添加摄像头驱动。可在Github仓库中找到摄像头驱动，该仓库的链接是：https://github.com/lemariva/micropython-camera-driver。
       CAMERA驱动程序（modcamera.c/.h）可以在以下路径中找到：A盘6，软件资料1，软件2，MicroPython开发工具01-Windows2，正点原子MicroPython驱动CModules_Lib CAMERA。作者对该模块的函数和使用进行了详细解释。如果读者不了解这个程序的编写流程，请重新阅读第七章的内容。

       1，CAMERA模块构造方法
       CAMERA模块的构造方法如下：

1. class camera.init(id,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,format,framesize,
   
2. xclk_freq,href,vsync,reset,sioc,siod,xclk,pclk,fb_location)
   
3. 使用示例：camera.init(0, format = camera.RGB565,fb_location = camera.PSRAM,
   
4. framesize = camera.FRAME_240X240,xclk_freq = 24000000)

复制代码

       该构造方法的参数描述，如下表所示。

表27.1.1 camera.init构造方法参数描述

       返回值：无。

       2，CAMERA模块的方法

       ①：图像上下翻

1. camera.flip(1)

复制代码

       ②：图像左右翻

1. camera.mirror(1)

复制代码

       ③：设置输出图像大小

1. camera.framesize(camera.FRAME_240x240)
   
2. # The options are the following:
   
3. # FRAME_96X96 FRAME_QQVGA FRAME_QCIF FRAME_HQVGA FRAME_240X240
   
4. # FRAME_QVGA FRAME_CIF FRAME_HVGA FRAME_VGA FRAME_SVGA
   
5. # FRAME_XGA FRAME_HD FRAME_SXGA FRAME_UXGA FRAME_FHD
   
6. # FRAME_P_HD FRAME_P_3MP FRAME_QXGA FRAME_QHD FRAME_WQXGA
   
7. # FRAME_P_FHD FRAME_QSXGA
   
8. # Check this link for more information: <a href="https://bit.ly/2YOzizz" target="_blank">https://bit.ly/2YOzizz</a>

复制代码

       ④：设置特技效果

1. # special effects
   
2. camera.speffect(camera.EFFECT_NONE)
   
3. # The options are the following:
   
4. # EFFECT_NONE (default)
   
5. EFFECT_NEG
   
6. EFFECT_BW
   
7. EFFECT_RED
   
8. EFFECT_GREEN
   
9. EFFECT_BLUE
   
10. EFFECT_RETRO

复制代码

       ⑤：设置白平衡

1. camera.whitebalance(camera.WB_NONE)
   
2. # The options are the following:
   
3. # WB_NONE (default)
   
4. WB_SUNNY
   
5. WB_CLOUDY
   
6. WB_OFFICE
   
7. WB_HOME

复制代码

       ⑥：设置饱和度

1. camera.saturation(0)
   
2. # -2,2 (default 0). -2 grayscale

复制代码

       ⑦：设置亮度

1. camera.brightness(0)
   
2. # -2,2 (default 0). 2 brightness

复制代码

       ⑧：设置对比

1. # contrast
   
2. camera.contrast(0)
   
3. #-2,2 (default 0). 2 highcontrast

复制代码

       ⑨：设置图像质量

1. # quality
   
2. camera.quality(10)
   
3. # 10-63 lower number means higher quality

复制代码

       ⑩：获取图像数据

1. buf = camera.capture()

复制代码

       27.2 硬件设计

       1. 例程功能
       本章实验功能简介：程序下载完成，摄像头的图像数据在SPILCD显示屏上显示。

       2. 硬件资源

       1）XL9555
              IIC_INT-IO0（需在P5连接IO0）
              IIC_SDA-IO41
              IIC_SCL-IO42

       2）SPILCD
              CS-IO21
              SCK-IO12
              SDA-IO11
              DC-IO40（在P5端口，使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连）
              PWR- IO1_3（XL9555）
              RST- IO1_2（XL9555）

       3）CAMERA
              OV_SCL-IO38
              OV_SDA- IO 39
              VSYNC- IO 47
              HREF- IO 48
              PCLK- IO 45
              D0- IO 4
              D1- IO 5
              D2- IO 6
              D3- IO 7
              D4- IO 15
              D5- IO 16
              D6- IO 17
              D7- IO 18
              RESET-IO0_5（XL9555）
              PWDN-IO0_4（XL9555）

       3. 原理图
       CAMERA接口与ESP32-S3的连接关系，如下图所示：

图27.2.1 CAMERA接口与ESP32-S3的连接电路图

       27.3 程序设计

       27.3.1 程序流程图
       程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图。

图27.3.1.1 程序流程图

       27.3.2 程序解析
       本书籍的代码都在main.py脚本下编写的，读者可在光盘资料下找到对应的源码。CAMERA实验main.py源码如下：

1. import time
   
2. import camera
   
3. import atk_xl9555 as io_ex
   
4. import atk_lcd as lcd
   
5. from machine import Pin,SPI,I2C
   
6. 
   
7. 
   
8. """
   
9. * @brief       程序入口
   
10. * @param       无
    
11. * @retval      无
    
12. """
    
13. if __name__ == '__main__':
    
14.    
    
15.     # IIC初始化
    
16.     i2c0 = I2C(0, scl = Pin(42), sda = Pin(41), freq = 400000)
    
17.     # XL9555初始化
    
18.     xl9555 = io_ex.init(i2c0)
    
19.     xl9555.write_bit(io_ex.BEEP,1)
    
20.    
    
21.     # 复位摄像头
    
22.     xl9555.write_bit(io_ex.OV_RESET,0)
    
23.     time.sleep_ms(100)
    
24.     xl9555.write_bit(io_ex.OV_RESET,1)
    
25.     time.sleep_ms(100)
    
26.     # 开启摄像头
    
27.     xl9555.write_bit(io_ex.OV_PWDN,1)
    
28.     time.sleep_ms(100)
    
29.     xl9555.write_bit(io_ex.OV_PWDN,0)
    
30.     time.sleep_ms(100)
    
31.    
    
32.     # 初始化摄像头
    
33.     try:
    
34.         camera.init(0, format = camera.RGB565,fb_location = camera.PSRAM,
    
35. framesize = camera.FRAME_240X240,xclk_freq = 24000000)
    
36.     except Exception as e:
    
37.         camera.deinit()
    
38.         camera.init(0, format = camera.RGB565,fb_location = camera.PSRAM,
    
39. framesize = camera.FRAME_240X240,xclk_freq = 24000000)
    
40.    
    
41.     # 复位LCD
    
42.     xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_RST,0)
    
43.     time.sleep_ms(100)
    
44.     xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_RST,1)
    
45.     time.sleep_ms(100)
    
46.    
    
47.     # 初始化SPI
    
48.     spi = SPI(2,baudrate = 80000000, sck = Pin(12), mosi=Pin(11), miso=Pin(13))
    
49.     # 初始化LCD,lcd = 0为正点原子2.4寸屏幕;lcd = 1为正点原子1.3寸SPILCD屏幕;
    
50. display = lcd.init(spi,dc = Pin(40,Pin.OUT,Pin.PULL_UP,value = 1),
    
51. cs = Pin(21,Pin.OUT,Pin.PULL_UP,value = 1),dir = 1,lcd = 0)
    
52.     # 开启背光
    
53.     xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_PWR,1)
    
54.     time.sleep_ms(100)
    
55.     display.camera(42,5)

复制代码

       从上述源码可知，我们首先初始化各个外设，如IIC、SPI、XL9555、摄像头和LCD等驱动，然后调用display.camera函数在SPILCD显示屏上显示摄像头图像。

       27.4 下载验证
       程序下载到开发板后，LCD显示屏不断更新摄像头输出的图像数据，如下图所示。

图27.4.1 LCD显示效果图