内容介绍

一、前言

项目介绍：摄像头作为一个常用的传感器模块，广泛应用于摄像头模块开发和嵌入式系统中。将OV5640模块与STM32微控制器结合使用，可以实现图像采集等功能，STM32也可以对摄像头采集的数据进行处理以达到项目要求的功能。本次项目计划设计一个OV5640的扩展板，配合STM32H7将摄像头捕获的图像显示到LCD屏幕上。

设计思路：使用OV5640加上外围电路替代市面上的成品模块，小型化集成为小模块。

框图介绍：

二、原理图及PCB介绍

整个系统的供电如图所示，通过三个LDO分别给IO口电压、传感器核心电压、模拟电压和对焦电机电压，并且增加了磁珠。三个LDO使用的是南麟电子的LN6206系列，固定输出电压。

LN6206 系列是使用CMOS技术开发的低压差，高精度输出电压，低消耗电流正电压型电压稳压器。由于内置有低通态电阻晶体管，因而压差低，能够获得较大的输出电流。为了使负载电流不超过输出晶体管的电流容量，内置了过载电流保护电路、短路保护电路。

 可选择输出电压：可以在 1.2～5.0V 的范围内选择, 并以0.1 V 为单位进级

 输出电压精度高：精度可达±1.0%或±2.0%  低静态功耗： 2µA(TYP.)

 输入输出压差低：典型值160 mV (输出为3.0V的产品, IOUT=50mA 时)

 输出电流大：可输出250mA（VIN≥VOUT+1v）  内置保护：内置过流保护和短路保护电路

 采用小型封装： SOT-89-3 ，SOT-23-3，SOT23-3B 以及客户要求的封装

OV5640外围电路如图，使用24M有源晶振提供时钟，通过I2C与STM32H7进行通讯。将8个数据通道信号线、帧/场同步信号线、行同步信号线、像素时钟、系统时钟输入型号引出。

STM32H750VBT6：

STM32H750xB 器件基于工作频率可达480 MHz。Cortex^® -M7内核带有浮点单元 (FPU)，支持Arm^®双精度（符合IEEE 754标准）和单精度数据处理指令与数据类型。STM32H750xB器件支持一组完整的DSP指令和一个旨在提高应用安全性的存储器保护单元 (MPU)。

STM32H750xB器件集成了高速嵌入式存储器，配有128 KB的Flash内存，高达1 MB的RAM（包括192 KB的TCM RAM、高达864 KB的用户SRAM和4 KB的备份SRAM），以及大量连接到APB总线、AHB总线、2个32位多AHB总线矩阵的增强型I/O和外设，支持内部及外部存储器访问的多层AXI互连。

内核
- 32位Arm^® Cortex^®-M7内核，带有双精度FPU和L1缓存：16 KB数据和16 KB指令缓存；主频高达480 MHz，MPU，1027 DMIPS/2.14 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1)，具有DSP指令
存储器
- 128 KB Flash存储器
- 1 MB RAM：192 KB TCM RAM（包括64 KB ITCM RAM+128 KB DTCM RAM，用于时间关键型程序），864 KB用户SRAM，以及备份域中的4 KB SRAM
- 双模式Quad SPI存储器接口，运行频率高达133 MHz
- 灵活的外部存储器控制器，带有多达32位的数据总线：
- - SRAM、PSRAM、NOR Flash存储器在同步模式下的时钟频率高达133 MHz
  - SDRAM/LPSDR SDRAM
  - 8/16位NAND Flash存储器
- CRC计算单元
安全加密
- ROP、PC-ROP、主动篡改检测、安全固件升级支持、安全访问模式
通用输入/输出
- 具有中断功能的I/O端口多达168个
复位和电源管理
- 3个独立电源域，可独立进行时钟门控或关断：
- - D1：高性能功能
  - D2：通信外设和定时器
  - D3：复位/时钟控制/电源管理
- 1.62至3.6 V应用电源电压和I/O
- POR、PDR、PVD和BOR
- 专用USB电源，嵌入了3.3 V内部稳压器，可用于向内部PHY供电
- 嵌入式稳压器 (LDO)，带有可配置的可扩展输出，可用于向数字电路供电
- 可在运行和停止模式下进行电压调节（6个可配置范围）
- 备份稳压器 (~0.9 V)
- 模拟外设的参考电压/V_REF+
- 低功耗模式：睡眠、停止、待机和V_BAT（支持电池充电）
低功耗
- 具有充电功能的V_BAT电池供电工作模式
- CPU和域电源状态监控引脚
- 待机模式下2.95 µA（备份SRAM关闭，RTC/LSE开启）

三、成品功能测试

板卡焊接之后装配完成的样子：

在这里我出现了一些问题，OV5640的摄像头的长度我没有估计好，导致有一半的部分没有固定在PCB上。还有就是OV5640的PWDN引脚我将它一直上拉了，由于PWDN引脚信号是高电平使能，所以一直导致进入掉电模式，摄像头停止工作，本来应该是要接GND的，现在只能将R6电阻拆掉，将PWDN引脚悬空。

关键代码及说明：

int main(void)
{
	MPU_Config();				// MPU配置
	SCB_EnableICache();		// 使能ICache
	SCB_EnableDCache();		// 使能DCache
	HAL_Init();					// 初始化HAL库
	SystemClock_Config();	// 配置系统时钟，主频480MHz
	LED_Init();					// 初始化LED引脚
	USART1_Init();				// USART1初始化	
		
		 	SPI_LCD_Init();      	// 液晶屏以及SPI初始化 
 	
		DCMI_OV5640_Init();   			 	// DCMI以及OV5640初始化
	
		OV5640_AF_Download_Firmware();	// 写入自动对焦固件
	OV5640_AF_Trigger_Constant();		// 自动对焦 ，持续 触发，当OV5640检测到当前画面不在焦点时，会一直触发对焦
//	OV5640_AF_Trigger_Single();		//	自动对焦 ，触发 单次 
	
	//	120度和160度的广角镜头默认的方向和带自动对焦的镜头不一样，用户可以根据实际去调整
//	OV5640_Set_Vertical_Flip( OV5640_Disable );		// 取消垂直翻转
//	OV5640_Set_Horizontal_Mirror( OV5640_Enable );	// 水平镜像

	OV5640_DMA_Transmit_Continuous(Camera_Buffer, Display_BufferSize);  // 启动DMA连续传输

	while (1)
	{
		if ( OV5640_FrameState == 1 )	// 采集到了一帧图像
		{		
		  			OV5640_FrameState = 0;		// 清零标志位
         LCD_CopyBuffer(0,0,Display_Width,Display_Height, (uint16_t *)Camera_Buffer);	// 将图像数据复制到屏幕
			LCD_DisplayString( 84 ,200,"FPS:");
			LCD_DisplayNumber( 132,200, OV5640_FPS,2) ;	// 显示帧率	
				LED1_Toggle;	
			}	
		}
}

用于初始化并控制OV5640摄像头和LCD显示屏。主要功能包括：系统初始化：配置内存保护、启用缓存、初始化硬件抽象层（HAL）和系统时钟设置等。硬件组件初始化：初始化LED、USART、LCD和相机模块，准备进行拍摄。启动DMA进行摄像头图像数据的连续传输。检查是否采集到新图像帧，并将图像数据复制到LCD显示。显示当前帧率（FPS）和切换LED状态。该程序实现了摄像头图像采集与显示的基本操作。

四、活动总结

这一次，我制作了一个包含OV5640摄像头模块的小项目。这是一款高分辨率的摄像头模块，通过这个项目的实践，我希望能够全面掌握从原材料选择、PCB设计到最后的调试和软件编程的每一个环节，不断提升自己的动手能力和技术水平。这不仅能加深我对各个技术环节的理解，还将为我的学习过程增添更多的创新空间和可能性。在此，我非常感谢活动的举办方，感谢他们提供了这样一个宝贵的机会，让我能够深入学习和探索新技术。