Módulo VGA. Cámara para Arduino

Módulo VGA. Cámara para Arduino
OV7670 300KP VGA Módulo de cámara compatible con Arduino
El módulo de cámara de video está diseñado para funcionar como parte de una cámara electrónica, dispositivos de transmisión de video y grabaciones de video. La información sobre la salida del módulo está representada en forma digital. El módulo VGA OV7670 300KP es compatible con varios microcontroladores. La alta sensibilidad le permite trabajar en condiciones de poca luz. En el bus de control, puede ajustar la calidad de la imagen, el formato de datos y el modo de transferencia. Las características del módulo le permiten mantener automáticamente una alta calidad de imagen reduciendo o eliminando el ruido, alineando el balance de color, mejorando la claridad de la imagen, configurando la saturación óptima, el contraste, el gamma y el tono de la imagen. Estas características del dispositivo OV7670 300KP permiten su uso en sistemas de videovigilancia incluidos en los complejos de "hogares inteligentes", sistemas de seguridad. El bajo peso del dispositivo permite instalarlo en sistemas automáticos y en varias plataformas móviles. Los entusiastas se están desarrollando en el campo de la determinación de la distancia al obstáculo con la ayuda de dos cámaras.

                             

fuente de alimentación 5.5 - 3.3 V, nominal 3.3 V
consumo de energía 60 mW de corriente en modo de suspensión inferior a 20 μA
Registro de nivel de voltaje. 1 en los contactos de señales en el rango de 2.5 - 3 V
Interfaces OV7670 300KP: SCCB compatible con I2C y paralelo 8 líneas
Sensibilidad 1,3 V (lux-segundo)
Relación señal-ruido 46 db
El módulo VGA tiene un rango dinámico de 52 db
Corriente oscura 12 mV / s a 60 ° С
Resolución 0.3 megapíxeles
    máximo 640 x 480 puntos
    mínimo 40 x 30 puntos
Escanear por líneas
Escalado de imagen admitido
Formatos de transferencia de color: RGB565, RGB555, RGB444, YUV / YCbCr 4: 2: 2, GRB 4: 2: 2, Datos sin procesar RGB
Velocidad de transmisión máxima 30 cuadros / s
Tamaño de lente 1/6 "
Ángulo de visión 25 °
Métodos de corrección automática: AEC , AGC, AWB, ABF, ABLC
Autocompensación para interferencia 50, 60 Hz
Modo de visualización progresiva
Exposición electrónica de una línea a 510

Temperatura del aire ambiente durante la operación OV7670 300KP
    recomendado de 0 a 50 ° C
    límite de –30 a 70 ° C

Tamaño de píxel 3 , 6 x 3.6 µm

Características

Para OV7670 hay muchas opciones. Calidad de imagen programada, formato de datos y modo de transferencia. El procesamiento de imágenes se configura escribiendo datos en los registros especiales del chip OV7670 mediante la interfaz del Bus de control de cámara en serie (SCCB), un análogo del bus I2C. La tasa de muestreo de 30 cuadros por segundo cumple con el estándar VGA. La velocidad de fotogramas se establece por software. También formatos disponibles: QVGA 320x240, CIF 352x240, QCIF 176x144. La resolución puede ser forzada a 40x30 píxeles.
Los datos de color se transmiten utilizando la codificación establecida por el programador. Se utilizan dos tipos principales de codificación: YCbCr y RGB, que tiene tres opciones: RGB565, RGB555, RGB444. Aquí los números significan el número de bits por color. Por ejemplo, RGB565 es de 5 bits a rojo, de 6 bits a verde y de 5 bits a azul. En el caso de la codificación RGB, se requieren 2 bytes para transferir datos de color de píxel. Pasar la codificación de color YCbCr es más difícil.
El formato predeterminado es VGA 640x480. 30 cuadros, 480 líneas. A la salida de la señal HREF con una frecuencia de 14,4 kHz. La frecuencia está determinada por los parámetros de imagen de 30 cuadros x 480 líneas = 14400 Hz.

Esquema y componentes

La imagen de los objetos frente a la lente de la cámara para el Arduino se enfoca en la superficie del chip OV7670 ubicado en la placa debajo de la lente. El chip U1 convierte la información de la foto en una forma digital y proporciona transmisión de datos a través de la interfaz. Para alimentar el chip montado en la placa dos reguladores de voltaje integrados 2.8 y 1.8 voltios. El dispositivo incluye varios componentes pasivos que proporcionan estabilizadores y un chip fotosensible. 

Contactos y señales

La mejor conexión al dispositivo es instalar el enchufe directamente en el zócalo del módulo principal del dispositivo de videovigilancia. La frecuencia de las señales puede ser de hasta 24 MHz. En este sentido, las líneas de conexión del módulo de cámara de video se realizan de acuerdo con los requisitos para conexiones de alta frecuencia. Entre ellos, el principal requisito es hacer las conexiones lo más cortas posible.
La tensión de alimentación de los microcontroladores es superior a la tensión límite de las señales del módulo. Para garantizar el cumplimiento de los niveles de las señales del módulo MK y VGA, debe instalar los circuitos correspondientes. Para la entrada SIO_C, es necesario hacer un divisor de voltaje de resistencia para cumplir con el requisito del nivel de entrada máximo del módulo de cámara de video. Es imposible hacer esto para el contacto SIO_D, es una línea bidireccional. Afortunadamente, el Arduino tiene soporte incorporado para el protocolo I2C con un voltaje operativo de 3.5 V en los pines A4 SDA y A5 SCL. El tamaño de los resistores divisores necesitan recoger. Otra opción para igualar los niveles de SIO_D y SIO_C es instalar pull-ups a 3.3 V, resistencia de 3.3 kOhm en estas líneas.
El intercambio de datos con la cámara en el bus I2C es posible si la frecuencia del reloj se alimenta a la entrada XCLK. La frecuencia recomendada de esta señal es de 24 MHz. Al usar el microcontrolador como la fuente de la señal de 8 MHz y al establecer la multiplicación de frecuencia en 3 en el OV7670 MS, obtenemos los 24 MHz requeridos. A una tensión del generador de 5 V, la señal de reloj XCLK se suministra a través de un divisor de tensión de resistencia de terminación de resistencias de 4.7 kΩ idénticas.
La interfaz de video del módulo OV7670 300KP usa pulsos de sincronización en marcos VSYNC, en líneas HREF y en píxeles PCLK. Los datos de píxeles, que son la información codificada sobre su color, se transmiten a través de la interfaz paralela D7 - D0 mediante el uso de marcas PCLK. Para transferir datos sobre el color utilizado 2 bytes, se envían sucesivamente.

La ubicación de los bits de codificación de color RGB565 en dos bytes.

La ubicación de los bits de codificación de color RGB555 en dos bytes. 

La ubicación de los bits en los tres tipos de codificaciones de color en dos bytes. 

Un diagrama de señales que llevan información de color.

Prueba funcional

Aplique energía al módulo VGA de 3.3 V. Aplique una onda cuadrada de 24 MHz a la entrada XCLK siguiendo las recomendaciones anteriores. Uso de un osciloscopio para verificar la presencia de señales en las salidas: PCLK - 24 MHz, VSYNC - 30 Hz, HREF - 14.4 kHz, en paquetes de información D0 - D7 deben estar visibles. Si la cámara para Arduino genera las señales enumeradas, entonces está operativa. Cámara de

programación

para arduino utiliza la librería estándar de Wire. El programa para leer los registros OV7670 https://github.com/PavelTorgashov/Arduino/tree/master/OV7670

Library

http://www.instructables.com/id/How-to-use-OV7670-Camera-Module-with-Arduino/?ALLSTEPS 

https://developer.mbed.org/components/OV7670-Camera/ 

http: // privateblog.info/arduino-uno-i-kamera-ov7670-primer-ispolzovaniya/