关于GD32F20x系列的摄像头接口的介绍和分析

1摄像头的基本概念

摄像头(CAMERA或WEBCAM)又称为电脑相机、电脑眼、电子眼等，是一种视频输入设备，被广泛的运用于视频会议，远程医疗及实时监控等方面。普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像，影音处理。

摄像头可分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。数字摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。电脑市场上的摄像头基本以数字摄像头为主，而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主，市场上可见的大部分都是这种产品。

分辨率是用于度量位图图像内数据量多少的一个参数，通常表示成dpi(dot per inch,每英寸点)。简单地说，摄像头的分辨率是指摄像头解析图象的能力，也即摄像头的影像传感器的像素数。最高分辨率就是指摄像头能最高分辨图像的能力的大小，即摄像头的最高像素数。现在市面上较多的30万像素CMOS的最高分辨率一般为640×480，50万像素CMOS的最高分辨率一般为800×600。分辨率的两个数字表示的是图片在长和宽上占的点数的单位，一张数码图片的长宽比通常是4：3。

在实际应用中，如果将摄像头用于网络聊天或者视频会议，那么分辨率越高则需要的网络带宽就越大。

2数字摄像头接口(DCI)

GD32F20x系列的数字摄像头接口是一个同步并行接口，可以获取数码相机中的视频和图像，支持8位、10位、12位和14位数据流和DMA操作。

3GD32F20x系列DCI接口的主要特性

获取数码视频和图像

支持8位、10位、12位或14位数据流

通过DMA接口高效传输

支持视频和图像裁剪

支持不同像素格式，如JPEG、YCrCb和RGB

支持内嵌码硬件同步

4功能介绍

GD32F20x系列的数字摄像头接口包含以下模块：FIFO数据格式化器、数据提取器、信号同步器、窗口计时器、内嵌同步检测器、DMA接口和控制寄存器。

DCI模块示意图

通过二级同步器，该模块使得DCI接口信号包括像素时钟与HCLK同步，同时DCI信号与HCLK同步。当像素时钟的上升沿或者下降沿被检测到，同步的水平信号、垂直信号和数据信号视为有效数据获取。为了获取像素时钟的上升沿或者下降沿，PIXCLK的最大周期必须大于2.5个HCLK周期。

MCU通过使用内嵌码完成行与帧的同步，内嵌码检测模块实现了DCI接口的内嵌码同步模式。该模块主要是通过检测在寄存器中定义的特殊同步码，同步码的格式是FF_00_00_XX ，XX是在寄存器中定义的。

窗口计时模块运用于图像裁剪，该模块运用硬件和内嵌码同步模式下的水平和垂直信号来计算像素的位置。该模块包含水平和垂直计数器用来纪录当下像素水平和垂直上的位置。基于这些计数器，当捕获数据时，数据使能信号输出。该模块也可以为寄存器模块设置一些标志位或中断提供脉冲信号

数据提取模块获取像素数据，并且用在寄存器中配置的适当的格式发送到数据FIFO。数据提取模块使用32位宽的数据缓冲器在DCI接口和数据FIFO之间转换数据格式。数据提取模块分为字节提取和半字长提取。