专利名称：基于gpio模拟数据总线实现照相机功能的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理技术，尤其涉及一种基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置及方法。
背景技术：
在嵌入式系统中CAMERA (即照相机)的应用越来越普遍，给用户带来了丰富的体验。在通用的系统中一般都有一个图像硬件处理器，来专门接收处理来自图像传感器的图像数据，其实现结构如图I所示，ISP协作处理器作为图像硬件处理器接收来自图像传感器的图像数据并将其处理后发送至主处理器处理，从而实现照相机的功能。然而，由于需要专用的图像硬件处理器，导致嵌入式系统的成本较高。发明内容
本发明的目的在于提供一种基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置及方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置，包括主处理器和与其相连的图像传感器，所述主处理器执行如下步骤
步骤SI，上电初始化；
步骤S2，在所述图像传感器上电初始化后，判断是否接收到所述图像传感器发出的帧同步信号，如果否，则执行步骤S3，否则执行步骤S4及其以后步骤；
步骤S3，显示一帧图像数据或保存；
步骤S4，判断是否接收到所述图像传感器发出的行同步信号，若接收到，则执行步骤S5，否则不操作；
步骤S5，新建一个优先级高的图像数据接收任务，并向该图像数据接收任务发送有效数据事件；
步骤S6，当所述图像数据处理任务接收到有效数据事件后，采集来自所述图像传感器的图像数据；
步骤S7，判断是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，则执行步骤S8，否则跳转执行步骤S3 ；
步骤S8，对所述图像传感器执行下电操作，关闭时钟输出。
再一方面，本发明还提供了一种采用上述装置实现照相机功能的方法，包括如下步骤
步骤SI，上电初始化；
步骤S2，在所述图像传感器上电初始化后，判断是否接收到所述图像传感器发出的帧同步信号，如果否，则执行步骤S3，否则执行步骤S4及其以后步骤；
步骤S3，显示一帧图像数据或保存；
步骤S4，判断是否接收到所述图像传感器发出的行同步信号，若接收到，则执行步骤S5，否则不操作；
步骤S5，新建一个优先级高的图像数据接收任务，并向该图像数据接收任务发送有效数据事件；
步骤S6，当所述图像数据处理任务接收到有效数据事件后，采集来自所述图像传感器的图像数据；
步骤S7，判断是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，则执行步骤S8，否则跳转执行步骤S3 ；
步骤S8，对所述图像传感器执行下电操作，关闭时钟输出。
本发明的基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置采用了主处理器和图像传感器直接相连，采用主处理器的8个GPIO 口模拟CAMERA的数据总线，采用主处理器的两个GPIO 口模拟实现I2C总线，用于图像传感器的参数配置，采用主处理器的两个中断连接 CAMERA的行同步信号和帧同步信号，然后经过软件算法实现图像数据的获取，再将获取的图像数据转化为RGB格式数据输出显示上，实现CAMERA预览功能，或者将获取的图像数据转化为JPEG格式的数据，实现拍照后图片存储功能，从而实现了照相机的功能。由于不需要专用的图像硬件处理器而采用软件实现，因此，本发明的基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置的成本相对较低，非常适合于对处理速度要求不高的低端系统。
图I为现有技术中嵌入式系统实现照相机功能的装置的结构框图2为本发明的基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置的电路结构示意图3为本发明的采用图2所示装置实现照相机功能的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述
参考图2所示，本实施例的基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置包括型号为MT6223D的主处理器和与其相连的型号为0V7690图像传感器。其中，主处理器的 GPI016 GPI023接口与图像传感器的DO D7数据总线接口——对应相连作为数据总线， 用来接收来自图像传感器的图像数据。主处理器的GPI010接口和GPIOll接口与图像传感器的SCL接口和SDA接口一一对应相连作为12C总线，用来设置图像传感器的参数，实现图像传感器初始化参数设置和效果参数设置。主处理器的中断接口 EINT2和中断接口 EINT3 与图像传感器的HREF接口和VSYNC接口——对应相连，EINT2和EINT3分别为图像传感器提供行同步信号和帧同步信号，在有数据时用来通知主处理器实时判断一个新行和一个新帧。主处理器的GPI027接口与图像传感器的PCLK接口相连，因而GPI027可以向图像传感器提供用来判断有效的像素值和读取有效图像数据的PCLK信号。主处理器的CLKO接口与图像传感器的MCLK接口相连，CLKO接口的输出作为图像传感器的主时钟信号。
结合图3所示，本实施例的基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置的实现照相机功能的方法流程如下
步骤SI，上电初始化。具体的，当打开CAMERA功能时，首先是进行CAMERA的上电和相关的初始化参数设置。上电图像传感器使用的2. 8V供电，在软件上打开相关的控制电路，使能2. 8V到图像传感器，设置CLKO输出6. 5MHZ。参数初始化待上电稳定后，通过I2C 总线，将图像传感器的初始化参数包括输出帧大小设置、图像传感器内部上电顺序、PCLK的输出频率和一些效果参数设置写到图像传感器中。
步骤S2，在图像传感器上电初始化后，判断是否接收到图像传感器发出的帧同步信号(即低电平有效的VSYNC信号)，如果否，则执行步骤S3，否则执行步骤S4及其以后步骤。
步骤S3，显示一帧图像数据或保存，该步骤具体流程如下
步骤S301，当未收到图像传感器发出的帧同步信号时，判断是否接收到拍照指令， 如果是，则执行步骤S302，否则执行步骤S303 ；
步骤S302，将当前帧图像数据转化为JPEG格式数据保存；
步骤S303，将当前帧图像数据转化为RGB格式数据并实时发送至显示屏显示。
步骤S4，判断是否接收到图像传感器发出的行同步信号(即高电平有效的HREF信号)，若接收到，则执行步骤S5，否则不操作。
步骤S5，新建一个优先级高的图像数据接收任务CAM_TASK，并向该图像数据接收任务发送有效数据事件。由于接收一行128个像素的时间对于中断处理来说比较长，可能导致系统崩溃，所以新建立一个优先级高的任务CAM_TASK专门处理图像数据的接收。
步骤S6，当图像数据处理任务接收到有效数据事件后，采集来自图像传感器的图像数据。为了保证采集数据期间不被影响，应先屏蔽掉系统所有中断。由图2所示， GPI016 GPI023用作了数据总线，由MT6223D的数据手册可知GPI016 GPI023是在一个GPIO组里边，即地址是0x80120110的低字节，所以每个像素的有效数据就暂时存储在该地址的低字节中。由于PCLK的有效状态是高电平，即GPI027读取到高电平时，存储在地址 0x80120110的低字节数据时有效的。一行中有128个有效的像素，128*2=256个有效的字节，所以在判断PCLK为高有效状态的时候，就去读取在地址0x80120110的低字节数据，一共读取256个即可。将这256个数据存储在VSYNC中断中准备的CAMERA_BUFFER中，并做好行的标志，在下一行由于这部分对时间要求严格，要对写的C语言程序优化处理，或用汇编实现。
步骤S7，判断是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，则执行步骤S7，否则跳转执行步骤S3 ；
步骤S8，对图像传感器执行下电操作，关闭时钟输出，以节省电源消耗。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置，其特征在于，包括主处理器和与其相连的图像传感器，所述主处理器执行如下步骤步骤SI，上电初始化；步骤S2，在所述图像传感器上电初始化后，判断是否接收到所述图像传感器发出的帧同步信号，如果否，则执行步骤S3，否则执行步骤S4及其以后步骤；步骤S3，显示一帧图像数据或保存；步骤S4，判断是否接收到所述图像传感器发出的行同步信号，若接收到，则执行步骤 S5，否则不操作；步骤S5，新建一个优先级高的图像数据接收任务，并向该图像数据接收任务发送有效数据事件；步骤S6，当所述图像数据处理任务接收到有效数据事件后，采集来自所述图像传感器的图像数据；步骤S7，判断是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，则执行步骤S8，否则跳转执行步骤S3 ；步骤S8，对所述图像传感器执行下电操作，关闭时钟输出。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述步骤S2中显示一帧图像数据或保存具体为步骤S301，当未收到所述图像传感器发出的帧同步信号时，判断是否接收到拍照指令， 如果是，则执行步骤S302，否则执行步骤S303 ；步骤S302，将当前帧图像数据转化为JPEG格式数据保存；步骤S303，将当前帧图像数据转化为RGB格式数据并实时发送至显示屏显示。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主处理器的型号为MT6223D，所述图像传感器的型号为0V7690，所述主处理器的GPI016 GPI023接口与所述图像传感器的 DO D7数据总线接口——对应相连作为数据总线，所述主处理器的GPI010接口和GPIOlI 接口与所述图像传感器的SCL接口和SDA接口一一对应相连作为I2C总线，所述主处理器的中断接口 EINT2和中断接口 EINT3与所述图像传感器的HREF接口和VSYNC接口——对应相连，所述主处理器的GPI027接口与所述图像传感器的PCLK接口相连，所述主处理器的 CLKO接口与所述图像传感器的MCLK接口相连。
4.一种采用如权I所述的装置实现照相机功能的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤SI，上电初始化；步骤S2，在所述图像传感器上电初始化后，判断是否接收到所述图像传感器发出的帧同步信号，如果否，则执行步骤S3，否则执行步骤S4及其以后步骤；步骤S3，显示一帧图像数据或保存；步骤S4，判断是否接收到所述图像传感器发出的行同步信号，若接收到，则执行步骤 S5，否则不操作；步骤S5，新建一个优先级高的图像数据接收任务，并向该图像数据接收任务发送有效数据事件；步骤S6，当所述图像数据处理任务接收到有效数据事件后，采集来自所述图像传感器的图像数据；步骤S7，判断是否接收到退出CAMERA功能的指令，如果是，则执行步骤S8，否则跳转执行步骤S3 ；步骤S8，对所述图像传感器执行下电操作，关闭时钟输出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中显示一帧图像数据或保存， 具体为步骤S301，当未收到所述图像传感器发出的帧同步信号时，判断是否接收到拍照指令， 如果是，则执行步骤S302，否则执行步骤S303 ；步骤S302，将当前帧图像数据转化为JPEG格式数据保存；步骤S303，将当前帧图像数据转化为RGB格式数据并实时发送至显示屏显示。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述主处理器的型号为MT6223D，所述图像传感器的型号为0V7690，所述主处理器的GPI016 GPI023接口与所述图像传感器的 DO D7数据总线接口——对应相连作为数据总线，所述主处理器的GPI010接口和GPIOlI 接口与所述图像传感器的SCL接口和SDA接口一一对应相连作为I2C总线，所述主处理器的中断接口 EINT2和中断接口 EINT3与所述图像传感器的HREF接口和VSYNC接口——对应相连，所述主处理器的GPI027接口与所述图像传感器的PCLK接口相连，所述主处理器的 CLKO接口与所述图像传感器的MCLK接口相连。
全文摘要
本发明公开了一种基于GPIO模拟数据总线实现照相机功能的装置及方法，该装置采用了主处理器和图像传感器直接相连，采用主处理器的8个GPIO口模拟CAMERA的数据总线，采用主处理器的两个GPIO口模拟实现I2C总线用于图像传感器的参数配置，采用主处理器的两个中断连接CAMERA的行同步信号和帧同步信号，然后经过软件算法实现图像数据的获取，再将获取的图像数据转化为RGB格式数据输出显示上，实现CAMERA预览功能，或者将获取的图像数据转化为JPEG格式的数据，实现拍照后图片存储功能，由于不需要专用的图像硬件处理器而采用软件实现，本发明的技术方案的成本相对较低，适用于低端系统。
文档编号H04N5/232GK102932599SQ201210448679
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者曲盼旺 申请人:北京百纳威尔科技有限公司