第二十七章 摄像头实验
本章，我们将介绍ESP32-S3如何驱动摄像头，并在LCD上显示摄像头图像。
本章分为如下几个小节：
27.1摄像头模块
27.2 硬件设计
27.3 程序设计
27.4 下载验证
摄像头模块也是以C模块的形式编写而来的。由于MicroPython库并未包含驱动ESP32-S3摄像头的应用，因此若想在MicroPython环境下实现摄像头功能，必须以C模块的形式添加摄像头驱动。可在Github仓库中找到摄像头驱动，该仓库的链接是： https://github.com/lemariva/micropython-camera-driver 。
CAMERA驱动程序（modcamera.c/.h）可以在以下路径中找到：A盘à6，软件资料à1，软件à2，MicroPython开发工具à01-Windowsà2，正点原子MicroPython驱动àCModules_Libà CAMERA。作者对该模块的函数和使用进行了详细解释。如果读者不了解这个程序的编写流程，请重新阅读第七章的内容。
1，CAMERA模块构造方法
CAMERA模块的构造方法如下：
class camera.init(id,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,format,framesize, xclk_freq,href,vsync,reset,sioc,siod,xclk,pclk,fb_location) 使用示例：camera.init(0, format = camera.RGB565,fb_location = camera.PSRAM, framesize = camera.FRAME_240X240,xclk_freq = 24000000)
该构造方法的参数描述，如下表所示。
表27.1.1 camera.init构造方法参数描述
返回值：无。
2，CAMERA模块的方法
①：图像上下翻
camera.flip(1)
②：图像左右翻
camera.mirror(1)
③：设置输出图像大小
camera.framesize(camera.FRAME_240x240) # The options are the following: # FRAME_96X96 FRAME_QQVGA FRAME_QCIF FRAME_HQVGA FRAME_240X240 # FRAME_QVGA FRAME_CIF FRAME_HVGA FRAME_VGA FRAME_SVGA # FRAME_XGA FRAME_HD FRAME_SXGA FRAME_UXGA FRAME_FHD # FRAME_P_HD FRAME_P_3MP FRAME_QXGA FRAME_QHD FRAME_WQXGA # FRAME_P_FHD FRAME_QSXGA # Check this link for more information: https://bit.ly/2YOzizz
④：设置特技效果
# special effects camera.speffect(camera.EFFECT_NONE) # The options are the following: # EFFECT_NONE (default) EFFECT_NEG EFFECT_BW EFFECT_RED EFFECT_GREEN EFFECT_BLUE EFFECT_RETRO
⑤：设置白平衡
camera.whitebalance(camera.WB_NONE) # The options are the following: # WB_NONE (default) WB_SUNNY WB_CLOUDY WB_OFFICE WB_HOME
⑥：设置饱和度
camera.saturation(0) # -2,2 (default 0). -2 grayscale
⑦：设置亮度
camera.brightness(0) # -2,2 (default 0). 2 brightness
⑧：设置对比
# contrast camera.contrast(0) #-2,2 (default 0). 2 highcontrast
⑨：设置图像质量
# quality camera.quality(10) # 10-63 lower number means higher quality
⑩：获取图像数据
buf = camera.capture()
27.2 硬件设计
1. 例程功能
本章实验功能简介：程序下载完成，摄像头的图像数据在SPILCD显示屏上显示。
2. 硬件资源
1）XL9555
IIC_INT-IO0（需在P5连接IO0）
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
2）SPILCD
CS-IO21
SCK-IO12
SDA-IO11
DC-IO40（在P5端口，使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连）
PWR- IO1_3（XL9555）
RST- IO1_2（XL9555）
3）CAMERA
OV_SCL-IO38
OV_SDA- IO 39
VSYNC- IO 47
HREF- IO 48
PCLK- IO 45
D0- IO 4
D1- IO 5
D2- IO 6
D3- IO 7
D4- IO 15
D5- IO 16
D6- IO 17
D7- IO 18
RESET-IO0_5（XL9555）
PWDN-IO0_4（XL9555）
3. 原理图
CAMERA接口与ESP32-S3的连接关系，如下图所示：
图27.2.1 CAMERA接口与ESP32-S3的连接电路图
27.3 程序设计
27.3.1 程序流程图
程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图。
图27.3.1.1 程序流程图
27.3.2 程序解析
本书籍的代码都在main.py脚本下编写的，读者可在光盘资料下找到对应的源码。CAMERA实验main.py源码如下：
import time import camera import atk_xl9555 as io_ex import atk_lcd as lcd from machine import Pin,SPI,I2C """ * @brief 程序入口 * @param 无 * @retval 无 """ if __name__ == '__main__': # IIC初始化 i2c0 = I2C(0, scl = Pin(42), sda = Pin(41), freq = 400000) # XL9555初始化 xl9555 = io_ex.init(i2c0) xl9555.write_bit(io_ex.BEEP,1) # 复位摄像头 xl9555.write_bit(io_ex.OV_RESET,0) time.sleep_ms(100) xl9555.write_bit(io_ex.OV_RESET,1) time.sleep_ms(100) # 开启摄像头 xl9555.write_bit(io_ex.OV_PWDN,1) time.sleep_ms(100) xl9555.write_bit(io_ex.OV_PWDN,0) time.sleep_ms(100) # 初始化摄像头 try: camera.init(0, format = camera.RGB565,fb_location = camera.PSRAM, framesize = camera.FRAME_240X240,xclk_freq = 24000000) except Exception as e: camera.deinit() camera.init(0, format = camera.RGB565,fb_location = camera.PSRAM, framesize = camera.FRAME_240X240,xclk_freq = 24000000) # 复位LCD xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_RST,0) time.sleep_ms(100) xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_RST,1) time.sleep_ms(100) # 初始化SPI spi = SPI(2,baudrate = 80000000, sck = Pin(12), mosi=Pin(11), miso=Pin(13)) # 初始化LCD,lcd = 0为正点原子2.4寸屏幕;lcd = 1为正点原子1.3寸SPILCD屏幕; display = lcd.init(spi,dc = Pin(40,Pin.OUT,Pin.PULL_UP,value = 1), cs = Pin(21,Pin.OUT,Pin.PULL_UP,value = 1),dir = 1,lcd = 0) # 开启背光 xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_PWR,1) time.sleep_ms(100) display.camera(42,5)
从上述源码可知，我们首先初始化各个外设，如IIC、SPI、XL9555、摄像头和LCD等驱动，然后调用display.camera函数在SPILCD显示屏上显示摄像头图像。
27.4 下载验证
程序下载到开发板后，LCD显示屏不断更新摄像头输出的图像数据，如下图所示。
图27.4.1 LCD显示效果图