OV5640 Init과 DCMI, I2C 설정/LTDC Init 과 DMA2D

OV5640-ADARFRUIT는 OV5640에 클럭을 연결해준 조그만한 보드로 구성되어 있다. 

이를 적용하기 위해서는 용어 들을 살펴 볼 필요가 있다. 

밑에는 Scheamtic 이다. 

 

CAMERA_I2C Pin은 SCL과 SDA로 나뉘는데, I2C는 카메라에 있는 레지스터 주소의 있는 Value를 접근하기 위한 프로토콜이다. 이를 통해 카메라 제어를 할 수 있다. 

다음으로는 DCMI Pin은 8개인데 8비트로 이미지를 송신하는 통신 프토토콜이다. 그래서 D0부터 D7까지 MCU에 연결해줬다. 

DCMI_PIXCLK, DCMI_VSYNC, DCMI_HSYNC들은 이미지를 처리하기 위한 클락의 일종이다. 

POWERDOWN Pin은 전원을 켰다 껐다 하는 부분이다. High 일때 전원을 종료하고 Low 일때 전원을 켜는 시스템이다. 

다음으로 CAMERA_RESET Pin은 카메라를 초기화하기 위한 Pin이다. 

EXTCLK은 혹시나 고해상도의 처리가 필요할 때 클락을 부족할 시 외부로 해서 연결해 줄 수 있는 Pin인데 우리는 그런 고해상도를 사용하지 않아서 NC저항으로 연결해줘 접지 시켜줬다. 대신 CUT OUT JUMPER로 내부 클락( 보드에 탑재되어 있는) 를 사용해줬다. 

 

위 그림은 우리가 쓰일 ov5640 모델이다.(출처:" https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/adafruit-ov5640-camera-breakout.pdf)

 

 

void CAMERA_IO_Write(uint16_t Reg, uint16_t Value)
{
  uint16_t tmp = Value;
  HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2, (uint8_t)0x78, Reg, (uint16_t)2, (uint8_t*)&tmp, 1, 1000);
  HAL_Delay(1);
}

 

위 코드는 I2C를 통해 카메라 모듈의 레지스터에 데이터를 쓰는 함수이다.

1. Reg주소에서 Value를 써준다. 

2.  I2C_Mem_Write 함수는 Value 저장을 포인터 타입으로 하기 때문에 Value를 tmp에 저장한 후 &tmp로 값을 불러왔다. 

3. 지연 시간은 1000이다. 

 

const uint16_t OV5640_TEMP[][2] =  // data size = 0x2EE00
{
  {0x3808, 0x03},
  {0x3809, 0x20},
  {0x380a, 0x01},
  {0x380b, 0xE0},
  {0x4300, 0x6F}, 
  {0x4740, 0x22},
  {0x501f, 0x01},
};

const uint16_t OV5640_Init[][2] =
{
  {0x3103, 0x11},
  {0x3008, 0x82},
  {0x3103, 0x03},

  ... //중략
  
  {0x3008, 0x02},
};

//초기화 함수 부분
for(uint8_t index = 0; index < sizeof(OV5640_Init)/4; index++){
  CAMERA_IO_Write(OV5640_Init[index][0], OV5640_Init[index][1]);
}
//해상도 함수 부분
for(uint8_t index = 0; index < sizeof(OV5640_TEMP)/4; index++){
  CAMERA_IO_Write(OV5640_TEMP[index][0], OV5640_TEMP[index][1]);
}

 

위 코드는 카메라의 I2C로 접근하여 카메라를 초기화 해주고 해상도를 변경해주는 부분이다. 

초기화 할 변수가 많아서 2차원 배열로 선언해주었으며, for문으로 반복 실행했다. 실행한 것은 위에서 선언해줬던  CAMER_IO_Write 이다.

 

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다음은 DCMI에 대해서 설명을 해보겠다. 

 

DCMI는 현재 Slave 8bits External Synchro 로 설정했고, 이는 8bits 데이터 선으로 이미지를 빠르게 전송하는 프로토콜이다. 이 규격 말고도 8,10,12,14 bits 가 있다. 

 

타이밍 다이어그램을 보면 HSYNC와 VSYNC가 교차하면서 2D 데이터가 전송됨을 볼 수 있다. (DMA2D로 나중에 DATA tranfer 된다 )

 

 

 

우리는 RGB565 타입으로 DCMI 반환 받았다. 위와 같은 데이터 타입을 가진다. 이는 OV5640이 RGB888도 지원하지만 

데이터가 커서 Refresh rate가 너무 떨어지기 때문에 RGB565 타입으로 했다. 

 

void CAMERA_ContinuousStart(uint8_t *buff)
{

  HAL_DCMI_Start_DMA(&hdcmi, 0, (uint32_t)buff, (uint32_t)0x2EE00);

}

 

 

위와 같은 함수를 선언하여 DMA로 DCMI 데이터를 전송 받았다. 

buff는 DMA하고자하는 대상 주소로 설정 해주면 된다. 

 

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LTDC는 디스플레이 (TFT LCD)를 구동하기 위한 드라이버의 일종이다. DMA2D가 이를 보조하며 일종의 그래픽 기능이다. 

 

위는 FFC 타입으로 연결 된 LCD Scheamtic이다. LTDC Pin은 RGB888 타입으로 CAD 되어 있으며 이는 마지막에 RGB565타입으로 Casting 되어 표현되게 된다. BACKLIGHT_A 와  BACKLIGHT_ K는 LCD 드라이버의 백라이트를 구동시키기 위한 Voltage로 드라이버IC가 설치되어 있다. 밑에 Schaemtic을 참조한다. 

 

간단히 말하면 위 Schaemtic은 일종의 Boost Converter(FAN5333B)이며 18V로 백라이트를 구동시키기 위한 Voltage이다. 

R24은 Feedback Volage가 적정 값이기 위한 값인 7.5옴으로 결정해주었다. (데이터 시트) 

 

위의 Pin들을 다시 보면 LTDC_CLK는 Logic 클락이고 HSYNC와 VSYNC는 교차하며 2D 데이터를 transfer하는 Reference 클락이다. 

LTDC_DE는 Data  Enable이라는 뜻으로 RGB 값이 어떤 파형으로써 인가될 때 High가 됨으로 데이터가 transfer 될 수 있게 해주는 Pin이다. 

다음으로는 X+ ,X-, Y+,Y- 핀이 있는데 이들은 압전식 터치를 지원하기 위한 Pin들이다. (SPI 터치에서 자세히 다룬다)

 

 

위는 CUBE IDE에서 LTDC 설정 파라메타 값이다. Porch와 Synchronization Width/Height는 정확한 값이 아니여도 동작하긴 하지만 LCD 화면이 노이즈가 끼거나 깨질 수 있기에 정확한 입력이 있으면 좋다. (LCD데이터 시트 참고)  

 

HAL_DMA2D_Start(&hdma2d, 0xFF00FF00, (uint32_t)hltdc.LayerCfg[0].FBStartAdress , 800, 480);
HAL_Delay(1000);

HAL_LTDC_SetPixelFormat_NoReload(&hltdc, LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565, 0);
HAL_LTDC_SetWindowSize_NoReload(&hltdc, 800, 480, 0);
//HAL_LTDC_SetWindowPosition(&hltdc, 80, 0, 0);

HAL_Delay(100);
HAL_LTDC_Reload(&hltdc,LTDC_RELOAD_IMMEDIATE);

위는 DMA2D와 LTDC 설정의 일부이다. MX_LTDC_Init으로 자동설정된 초기화 값 입력 후. 위와 같은 함수를 입력해줬다. 

hltdc.LayerCfg[0].FBStartAdress는 0xC0000000로 지정했으며 이는 DRAM에 로딩 되기 위한 적정한 주소 값이다. PixelFormat은 RGB565로 Casting 해줬으며 Reload 함수로 다시 Refresh 시켜주었다. 

 

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작동 동영상 첨부 예정