專利名稱：基于gpio模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置及方法。
背景技術(shù)：
在嵌入式系統(tǒng)中CAMERA (即照相機(jī))的應(yīng)用越來越普遍，給用戶帶來了豐富的體驗(yàn)。在通用的系統(tǒng)中一般都有一個(gè)圖像硬件處理器，來專門接收處理來自圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖I所示，ISP協(xié)作處理器作為圖像硬件處理器接收來自圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)并將其處理后發(fā)送至主處理器處理，從而實(shí)現(xiàn)照相機(jī)的功能。然而，由于需要專用的圖像硬件處理器，導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)的成本較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置及方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置，包括主處理器和與其相連的圖像傳感器，所述主處理器執(zhí)行如下步驟
步驟SI，上電初始化；
步驟S2，在所述圖像傳感器上電初始化后，判斷是否接收到所述圖像傳感器發(fā)出的幀同步信號，如果否，則執(zhí)行步驟S3，否則執(zhí)行步驟S4及其以后步驟；
步驟S3，顯示一幀圖像數(shù)據(jù)或保存；
步驟S4，判斷是否接收到所述圖像傳感器發(fā)出的行同步信號，若接收到，則執(zhí)行步驟S5，否則不操作；
步驟S5，新建一個(gè)優(yōu)先級高的圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)，并向該圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)發(fā)送有效數(shù)據(jù)事件；
步驟S6，當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)處理任務(wù)接收到有效數(shù)據(jù)事件后，采集來自所述圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)；
步驟S7，判斷是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，則執(zhí)行步驟S8，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3 ；
步驟S8，對所述圖像傳感器執(zhí)行下電操作，關(guān)閉時(shí)鐘輸出。
再一方面，本發(fā)明還提供了一種采用上述裝置實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的方法，包括如下步驟
步驟SI，上電初始化；
步驟S2，在所述圖像傳感器上電初始化后，判斷是否接收到所述圖像傳感器發(fā)出的幀同步信號，如果否，則執(zhí)行步驟S3，否則執(zhí)行步驟S4及其以后步驟；
步驟S3，顯示一幀圖像數(shù)據(jù)或保存；
步驟S4，判斷是否接收到所述圖像傳感器發(fā)出的行同步信號，若接收到，則執(zhí)行步驟S5，否則不操作；
步驟S5，新建一個(gè)優(yōu)先級高的圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)，并向該圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)發(fā)送有效數(shù)據(jù)事件；
步驟S6，當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)處理任務(wù)接收到有效數(shù)據(jù)事件后，采集來自所述圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)；
步驟S7，判斷是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，則執(zhí)行步驟S8，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3 ；
步驟S8，對所述圖像傳感器執(zhí)行下電操作，關(guān)閉時(shí)鐘輸出。
本發(fā)明的基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置采用了主處理器和圖像傳感器直接相連，采用主處理器的8個(gè)GPIO 口模擬CAMERA的數(shù)據(jù)總線，采用主處理器的兩個(gè)GPIO 口模擬實(shí)現(xiàn)I2C總線，用于圖像傳感器的參數(shù)配置，采用主處理器的兩個(gè)中斷連接 CAMERA的行同步信號和幀同步信號，然后經(jīng)過軟件算法實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的獲取，再將獲取的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RGB格式數(shù)據(jù)輸出顯示上，實(shí)現(xiàn)CAMERA預(yù)覽功能，或者將獲取的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JPEG格式的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)拍照后圖片存儲功能，從而實(shí)現(xiàn)了照相機(jī)的功能。由于不需要專用的圖像硬件處理器而采用軟件實(shí)現(xiàn)，因此，本發(fā)明的基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置的成本相對較低，非常適合于對處理速度要求不高的低端系統(tǒng)。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置的結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明的基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的采用圖2所示裝置實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述
參考圖2所示，本實(shí)施例的基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置包括型號為MT6223D的主處理器和與其相連的型號為0V7690圖像傳感器。其中，主處理器的 GPI016 GPI023接口與圖像傳感器的DO D7數(shù)據(jù)總線接口——對應(yīng)相連作為數(shù)據(jù)總線， 用來接收來自圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)。主處理器的GPI010接口和GPIOll接口與圖像傳感器的SCL接口和SDA接口一一對應(yīng)相連作為12C總線，用來設(shè)置圖像傳感器的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像傳感器初始化參數(shù)設(shè)置和效果參數(shù)設(shè)置。主處理器的中斷接口 EINT2和中斷接口 EINT3 與圖像傳感器的HREF接口和VSYNC接口——對應(yīng)相連，EINT2和EINT3分別為圖像傳感器提供行同步信號和幀同步信號，在有數(shù)據(jù)時(shí)用來通知主處理器實(shí)時(shí)判斷一個(gè)新行和一個(gè)新幀。主處理器的GPI027接口與圖像傳感器的PCLK接口相連，因而GPI027可以向圖像傳感器提供用來判斷有效的像素值和讀取有效圖像數(shù)據(jù)的PCLK信號。主處理器的CLKO接口與圖像傳感器的MCLK接口相連，CLKO接口的輸出作為圖像傳感器的主時(shí)鐘信號。
結(jié)合圖3所示，本實(shí)施例的基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置的實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的方法流程如下
步驟SI，上電初始化。具體的，當(dāng)打開CAMERA功能時(shí)，首先是進(jìn)行CAMERA的上電和相關(guān)的初始化參數(shù)設(shè)置。上電圖像傳感器使用的2. 8V供電，在軟件上打開相關(guān)的控制電路，使能2. 8V到圖像傳感器，設(shè)置CLKO輸出6. 5MHZ。參數(shù)初始化待上電穩(wěn)定后，通過I2C 總線，將圖像傳感器的初始化參數(shù)包括輸出幀大小設(shè)置、圖像傳感器內(nèi)部上電順序、PCLK的輸出頻率和一些效果參數(shù)設(shè)置寫到圖像傳感器中。
步驟S2，在圖像傳感器上電初始化后，判斷是否接收到圖像傳感器發(fā)出的幀同步信號(即低電平有效的VSYNC信號)，如果否，則執(zhí)行步驟S3，否則執(zhí)行步驟S4及其以后步驟。
步驟S3，顯示一幀圖像數(shù)據(jù)或保存，該步驟具體流程如下
步驟S301，當(dāng)未收到圖像傳感器發(fā)出的幀同步信號時(shí)，判斷是否接收到拍照指令， 如果是，則執(zhí)行步驟S302，否則執(zhí)行步驟S303 ；
步驟S302，將當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JPEG格式數(shù)據(jù)保存；
步驟S303，將當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RGB格式數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)發(fā)送至顯示屏顯示。
步驟S4，判斷是否接收到圖像傳感器發(fā)出的行同步信號(即高電平有效的HREF信號)，若接收到，則執(zhí)行步驟S5，否則不操作。
步驟S5，新建一個(gè)優(yōu)先級高的圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)CAM_TASK，并向該圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)發(fā)送有效數(shù)據(jù)事件。由于接收一行128個(gè)像素的時(shí)間對于中斷處理來說比較長，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，所以新建立一個(gè)優(yōu)先級高的任務(wù)CAM_TASK專門處理圖像數(shù)據(jù)的接收。
步驟S6，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)處理任務(wù)接收到有效數(shù)據(jù)事件后，采集來自圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)。為了保證采集數(shù)據(jù)期間不被影響，應(yīng)先屏蔽掉系統(tǒng)所有中斷。由圖2所示， GPI016 GPI023用作了數(shù)據(jù)總線，由MT6223D的數(shù)據(jù)手冊可知GPI016 GPI023是在一個(gè)GPIO組里邊，即地址是0x80120110的低字節(jié)，所以每個(gè)像素的有效數(shù)據(jù)就暫時(shí)存儲在該地址的低字節(jié)中。由于PCLK的有效狀態(tài)是高電平，即GPI027讀取到高電平時(shí)，存儲在地址 0x80120110的低字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)有效的。一行中有128個(gè)有效的像素，128*2=256個(gè)有效的字節(jié)，所以在判斷PCLK為高有效狀態(tài)的時(shí)候，就去讀取在地址0x80120110的低字節(jié)數(shù)據(jù)，一共讀取256個(gè)即可。將這256個(gè)數(shù)據(jù)存儲在VSYNC中斷中準(zhǔn)備的CAMERA_BUFFER中，并做好行的標(biāo)志，在下一行由于這部分對時(shí)間要求嚴(yán)格，要對寫的C語言程序優(yōu)化處理，或用匯編實(shí)現(xiàn)。
步驟S7，判斷是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，則執(zhí)行步驟S7，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3 ；
步驟S8，對圖像傳感器執(zhí)行下電操作，關(guān)閉時(shí)鐘輸出，以節(jié)省電源消耗。
以上的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置，其特征在于，包括主處理器和與其相連的圖像傳感器，所述主處理器執(zhí)行如下步驟步驟SI，上電初始化；步驟S2，在所述圖像傳感器上電初始化后，判斷是否接收到所述圖像傳感器發(fā)出的幀同步信號，如果否，則執(zhí)行步驟S3，否則執(zhí)行步驟S4及其以后步驟；步驟S3，顯示一幀圖像數(shù)據(jù)或保存；步驟S4，判斷是否接收到所述圖像傳感器發(fā)出的行同步信號，若接收到，則執(zhí)行步驟 S5，否則不操作；步驟S5，新建一個(gè)優(yōu)先級高的圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)，并向該圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)發(fā)送有效數(shù)據(jù)事件；步驟S6，當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)處理任務(wù)接收到有效數(shù)據(jù)事件后，采集來自所述圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)；步驟S7，判斷是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，則執(zhí)行步驟S8，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3 ；步驟S8，對所述圖像傳感器執(zhí)行下電操作，關(guān)閉時(shí)鐘輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述步驟S2中顯示一幀圖像數(shù)據(jù)或保存具體為步驟S301，當(dāng)未收到所述圖像傳感器發(fā)出的幀同步信號時(shí)，判斷是否接收到拍照指令， 如果是，則執(zhí)行步驟S302，否則執(zhí)行步驟S303 ；步驟S302，將當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JPEG格式數(shù)據(jù)保存；步驟S303，將當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RGB格式數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)發(fā)送至顯示屏顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述主處理器的型號為MT6223D，所述圖像傳感器的型號為0V7690，所述主處理器的GPI016 GPI023接口與所述圖像傳感器的 DO D7數(shù)據(jù)總線接口——對應(yīng)相連作為數(shù)據(jù)總線，所述主處理器的GPI010接口和GPIOlI 接口與所述圖像傳感器的SCL接口和SDA接口一一對應(yīng)相連作為I2C總線，所述主處理器的中斷接口 EINT2和中斷接口 EINT3與所述圖像傳感器的HREF接口和VSYNC接口——對應(yīng)相連，所述主處理器的GPI027接口與所述圖像傳感器的PCLK接口相連，所述主處理器的 CLKO接口與所述圖像傳感器的MCLK接口相連。
4.一種采用如權(quán)I所述的裝置實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟SI，上電初始化；步驟S2，在所述圖像傳感器上電初始化后，判斷是否接收到所述圖像傳感器發(fā)出的幀同步信號，如果否，則執(zhí)行步驟S3，否則執(zhí)行步驟S4及其以后步驟；步驟S3，顯示一幀圖像數(shù)據(jù)或保存；步驟S4，判斷是否接收到所述圖像傳感器發(fā)出的行同步信號，若接收到，則執(zhí)行步驟 S5，否則不操作；步驟S5，新建一個(gè)優(yōu)先級高的圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)，并向該圖像數(shù)據(jù)接收任務(wù)發(fā)送有效數(shù)據(jù)事件；步驟S6，當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)處理任務(wù)接收到有效數(shù)據(jù)事件后，采集來自所述圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)；步驟S7，判斷是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，則執(zhí)行步驟S8，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3 ；步驟S8，對所述圖像傳感器執(zhí)行下電操作，關(guān)閉時(shí)鐘輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中顯示一幀圖像數(shù)據(jù)或保存， 具體為步驟S301，當(dāng)未收到所述圖像傳感器發(fā)出的幀同步信號時(shí)，判斷是否接收到拍照指令， 如果是，則執(zhí)行步驟S302，否則執(zhí)行步驟S303 ；步驟S302，將當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JPEG格式數(shù)據(jù)保存；步驟S303，將當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RGB格式數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)發(fā)送至顯示屏顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述主處理器的型號為MT6223D，所述圖像傳感器的型號為0V7690，所述主處理器的GPI016 GPI023接口與所述圖像傳感器的 DO D7數(shù)據(jù)總線接口——對應(yīng)相連作為數(shù)據(jù)總線，所述主處理器的GPI010接口和GPIOlI 接口與所述圖像傳感器的SCL接口和SDA接口一一對應(yīng)相連作為I2C總線，所述主處理器的中斷接口 EINT2和中斷接口 EINT3與所述圖像傳感器的HREF接口和VSYNC接口——對應(yīng)相連，所述主處理器的GPI027接口與所述圖像傳感器的PCLK接口相連，所述主處理器的 CLKO接口與所述圖像傳感器的MCLK接口相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于GPIO模擬數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)照相機(jī)功能的裝置及方法，該裝置采用了主處理器和圖像傳感器直接相連，采用主處理器的8個(gè)GPIO口模擬CAMERA的數(shù)據(jù)總線，采用主處理器的兩個(gè)GPIO口模擬實(shí)現(xiàn)I2C總線用于圖像傳感器的參數(shù)配置，采用主處理器的兩個(gè)中斷連接CAMERA的行同步信號和幀同步信號，然后經(jīng)過軟件算法實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的獲取，再將獲取的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RGB格式數(shù)據(jù)輸出顯示上，實(shí)現(xiàn)CAMERA預(yù)覽功能，或者將獲取的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JPEG格式的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)拍照后圖片存儲功能，由于不需要專用的圖像硬件處理器而采用軟件實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案的成本相對較低，適用于低端系統(tǒng)。
文檔編號H04N5/232GK102932599SQ201210448679
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者曲盼旺 申請人:北京百納威爾科技有限公司