1、STM32影象接收介面

使用stm32晶片，128kB RAM，512kB Rom，資源有限，接攝像頭採集影象，這種情況下，記憶體利用制約程式設計。

STM32使用DCMI介面讀取攝像頭，協議如下。行同步訊號指示了一行資料完成，場同步訊號指示了一幀影象傳輸完成。所以出現了兩種典型的資料接收方式，按照行訊號一行一行處理，按照場訊號一次接收一副影象。

2、按行讀取

以網路上流行的野火的demo為例，使用行中斷，用DMA來讀取一行資料。

//記錄傳輸了多少行
static uint16_t line_num =0;
//DMA傳輸完成中斷服務函式
void DMA2_Stream1_IRQHandler(void)
{
  if ( DMA_GetITStatus(DMA2_Stream1,DMA_IT_TCIF1) == SET )
  {
   /*行計數*/
　　line_num++;
　　if (line_num==img_height)
　　{
　　/*傳輸完一幀,計數復位*/
　　line_num=0;
　　}
　　/*DMA 一行一行傳輸*/
　　OV2640_DMA_Config(FSMC_LCD_ADDRESS+(lcd_width*2*(lcd_height-line_num-1)),img_width*2/4);
　　DMA_ClearITPendingBit(DMA2_Stream1,DMA_IT_TCIF1);
　　}
}

 //幀中斷服務函式，使用幀中斷重置line_num,可防止有時掉資料的時候DMA傳送行數出現偏移
void DCMI_IRQHandler(void)
{
　　if ( DCMI_GetITStatus (DCMI_IT_FRAME) == SET )
　　{
　　/*傳輸完一幀，計數復位*/
　　line_num=0;
　　DCMI_ClearITPendingBit(DCMI_IT_FRAME);
　　}
}

DMA中斷服務函式中主要是使用了一個靜態變數line_num來記錄已傳輸了多少行資料，每進一次DMA中斷時自加1，由於進入一次中斷就代表傳輸完一行資料，所以line_num的值等於lcd_height時(攝像頭輸出的資料行數)，表示傳輸完一幀影象，line_num復位為0，開始另一幀資料的傳輸。line_num計數完畢後利用前面定義的OV2640_DMA_Config函式配置新的一行DMA資料傳輸，它利用line_num變數計算視訊記憶體地址的行偏移，控制DCMI資料被傳送到正確的位置，每次傳輸的都是一行畫素的資料量。

當DCMI介面檢測到攝像頭傳輸的幀同步訊號時，會進入DCMI_IRQHandler中斷服務函式，在這個函式中不管line_num原來的值是什麼，它都把line_num直接復位為0，這樣下次再進入DMA中斷服務函式的時候，它會開始新一幀資料的傳輸。這樣可以利用DCMI的硬體同步訊號，而不只是依靠DMA自己的傳輸計數，這樣可以避免有時STM32內部DMA傳輸受到阻塞而跟不上外部攝像頭訊號導致的資料錯誤。

影象按幀讀取比按行讀取效率更高，那麼為什麼要按行讀取呢？上面的例子是把影象送到LCD，如果是送到記憶體，按幀讀取就需要晶片有很大的記憶體空間。以752*480的解析度為例，需要360kB的RAM空間，遠遠超出了晶片RAM的大小。部分應用不需要攝像頭全尺寸的影象，只需要中心區域，比如為了避免畸變影響一般只用影象中間的部分，那麼按行讀取就有一個好處，讀到一行後，可以把不需要的丟棄，只保留中間部分的影象畫素。

那麼問題來了？為什麼不直接配置攝像頭的屬性，來實現只讀取影象的中間部分呢，全部讀取出來然後在arm的記憶體中裁剪丟棄不要的畫素，第一浪費了讀取時間，第二浪費了讀取的空間。更優的做法是直接配置攝像頭sensor，使用sensor的裁剪功能輸出需要的畫素區域。

3、影象裁剪--使用STM32 crop功能裁剪

STM32F4系列的DCMI介面支援裁剪功能，對攝像頭輸出的畫素點進行擷取，不需要的畫素部分不被DCMI傳入記憶體，從硬體介面一側就丟棄了。

HAL_DCMI_EnableCrop(&hdcmi);
HAL_DCMI_ConfigCrop(&hdcmi, CAM_ROW_OFFSET, CAM_COL_OFFSET, IMG_ROW-1, IMG_COL-1);

裁剪的本質如下所述，從接收到的資料裡選擇需要的矩形區域。所以STM32 DCMI裁剪功能可以完成節約記憶體，只選取需要的影象存入記憶體的作用。

此方法相比於一次讀一行，然後丟棄首尾部分後把需要的區域影象畫素存入buffer後再讀下一行，避免了時序錯誤，程式碼簡潔了，DCMI硬體計數丟掉不要的畫素，也提高了程式可靠性、可讀性。

成也蕭何敗也蕭何，如上面所述，STM32的crop完成了選取特定區域影象的功能，那麼也要付出代價，它是從接收到的影象資料裡進行選擇的，這意味著那些不需要的資料依然會傳輸到MCU一側，只不過MCU的DCMI對資料進行計數是忽略了它而已，那麼問題就來了，哪些不需要的資料的傳輸會帶來什麼問題呢？

有圖為證，下圖是使用了STM32 crop裁剪的時序圖，通道1啟動採集IO置高，frame中斷里拉低，由於使用dma傳輸，那麼被crop裁剪後dma計數的資料量變少，所以DCMI frame中斷能在行資料傳輸完成前到達，通道1高電平部分就代表一有效解析度的幀的採集時間。通道2 曝光訊號管腳，通道3是行掃描訊號。其中通道1下降沿到通道3下降沿4.5ms。代表微控制器已經收到crop指定尺寸的影象，採集有效區域（crop區域）的影象完成，但是line訊號沒有結束還有很多行沒傳輸，即CMOS和DCMI介面要傳輸752*480影象還沒完成。

 舉例說明，如果使用752*480解析度採集影象，你只取中間的360*360視野，有效解析度是360*360，但是總線上的資料依然是752*480，所以幀率無法提高，多餘的資料按說就不應該傳輸出來，如何破解，問題追到這裡，STM32晶片已經無能為力了，接下來需要在CMOS一側發力了。

4、影象裁剪--配置CMOS暫存器裁剪

下圖是MT9V034 攝像頭晶片的暫存器手冊，Reg1--4配置CMOS的行列起點和寬度高度。

修改暫存器後，攝像頭CMOS就不再向外傳輸多餘的資料，被裁剪丟棄的資料也不會反應在介面上，所以STM32 DCMI接收到的資料都是需要保留的有效區資料，極大地減少了資料輸出，提高了傳輸效率。本人也在STM324晶片上，實現了220*220解析度120幀的連續採集。

下面是序圖，通道1高電平代表開始採集和一幀結束，不同於使用STM32 的crop裁剪，使用CMOS暫存器裁剪有效視窗，使得幀結束時行訊號也同時結束，後續沒有任何需要傳輸的行資料。

5、一幀資料一次性傳輸

一幀資料一次全部讀入到MCU的方式，其實是最簡單的驅動編寫方式，缺點就是太佔記憶體，但是對於沒有壓縮功能的cmos晶片來說，一般都無力實現。對部分有jpg壓縮功能的cmos晶片而言，比如OV2640可以使用這種方式，一次性讀出一幀影象。

__align(4) u32 jpeg_buf[jpeg_buf_size];    //JPEG buffer
//JPEG 格式
const u16 jpeg_img_size_tbl[][2]=
{
    176,144,    //QCIF
    160,120,    //QQVGA
    352,288,    //CIF
    320,240,    //QVGA
    640,480,    //VGA
    800,600,    //SVGA
    1024,768,    //XGA
    1280,1024,    //SXGA
    1600,1200,    //UXGA
}; 

//DCMI 接收資料
void DCMI_IRQHandler(void)
{
　　if(DCMI_GetITStatus(DCMI_IT_FRAME)==SET)// 一幀資料
　　{
　　　　jpeg_data_process();  
　　　　DCMI_ClearITPendingBit(DCMI_IT_FRAME); 
　　}
}

&n