1攝像頭的基本概念

攝像頭(CAMERA或WEBCAM)又稱為電腦相機(jī)、電腦眼、電子眼等，是一種視頻輸入設(shè)備，被廣泛的運(yùn)用于視頻會(huì)議，遠(yuǎn)程醫(yī)療及實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面。普通的人也可以彼此通過攝像頭在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(dāng)前各種流行的數(shù)碼影像，影音處理。

攝像頭可分為數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類。數(shù)字?jǐn)z像頭可以將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將其儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)上運(yùn)用。數(shù)字?jǐn)z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(jì)算機(jī)里。電腦市場(chǎng)上的攝像頭基本以數(shù)字?jǐn)z像頭為主，而數(shù)字?jǐn)z像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的USB數(shù)字?jǐn)z像頭為主，市場(chǎng)上可見的大部分都是這種產(chǎn)品。

分辨率是用于度量位圖圖像內(nèi)數(shù)據(jù)量多少的一個(gè)參數(shù)，通常表示成dpi(dot per inch,每英寸點(diǎn))。簡(jiǎn)單地說，攝像頭的分辨率是指攝像頭解析圖象的能力，也即攝像頭的影像傳感器的像素?cái)?shù)。最高分辨率就是指攝像頭能最高分辨圖像的能力的大小，即攝像頭的最高像素?cái)?shù)?，F(xiàn)在市面上較多的30萬像素CMOS的最高分辨率一般為640×480，50萬像素CMOS的最高分辨率一般為800×600。分辨率的兩個(gè)數(shù)字表示的是圖片在長(zhǎng)和寬上占的點(diǎn)數(shù)的單位，一張數(shù)碼圖片的長(zhǎng)寬比通常是4：3。

在實(shí)際應(yīng)用中，如果將攝像頭用于網(wǎng)絡(luò)聊天或者視頻會(huì)議，那么分辨率越高則需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬就越大。

2數(shù)字?jǐn)z像頭接口(DCI)

GD32F20x系列的數(shù)字?jǐn)z像頭接口是一個(gè)同步并行接口，可以獲取數(shù)碼相機(jī)中的視頻和圖像，支持8位、10位、12位和14位數(shù)據(jù)流和DMA操作。

3GD32F20x系列DCI接口的主要特性

獲取數(shù)碼視頻和圖像

支持8位、10位、12位或14位數(shù)據(jù)流

通過DMA接口高效傳輸

支持視頻和圖像裁剪

支持不同像素格式，如JPEG、YCrCb和RGB

支持內(nèi)嵌碼硬件同步

4功能介紹

GD32F20x系列的數(shù)字?jǐn)z像頭接口包含以下模塊：FIFO數(shù)據(jù)格式化器、數(shù)據(jù)提取器、信號(hào)同步器、窗口計(jì)時(shí)器、內(nèi)嵌同步檢測(cè)器、DMA接口和控制寄存器。

DCI模塊示意圖

通過二級(jí)同步器，該模塊使得DCI接口信號(hào)包括像素時(shí)鐘與HCLK同步，同時(shí)DCI信號(hào)與HCLK同步。當(dāng)像素時(shí)鐘的上升沿或者下降沿被檢測(cè)到，同步的水平信號(hào)、垂直信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)視為有效數(shù)據(jù)獲取。為了獲取像素時(shí)鐘的上升沿或者下降沿，PIXCLK的最大周期必須大于2.5個(gè)HCLK周期。

MCU通過使用內(nèi)嵌碼完成行與幀的同步，內(nèi)嵌碼檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)了DCI接口的內(nèi)嵌碼同步模式。該模塊主要是通過檢測(cè)在寄存器中定義的特殊同步碼，同步碼的格式是FF_00_00_XX ，XX是在寄存器中定義的。

窗口計(jì)時(shí)模塊運(yùn)用于圖像裁剪，該模塊運(yùn)用硬件和內(nèi)嵌碼同步模式下的水平和垂直信號(hào)來計(jì)算像素的位置。該模塊包含水平和垂直計(jì)數(shù)器用來紀(jì)錄當(dāng)下像素水平和垂直上的位置。基于這些計(jì)數(shù)器，當(dāng)捕獲數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)使能信號(hào)輸出。該模塊也可以為寄存器模塊設(shè)置一些標(biāo)志位或中斷提供脈沖信號(hào)

數(shù)據(jù)提取模塊獲取像素?cái)?shù)據(jù)，并且用在寄存器中配置的適當(dāng)?shù)母袷桨l(fā)送到數(shù)據(jù)FIFO。數(shù)據(jù)提取模塊使用32位寬的數(shù)據(jù)緩沖器在DCI接口和數(shù)據(jù)FIFO之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)提取模塊分為字節(jié)提取和半字長(zhǎng)提取。