ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐỖ MINH PHƯƠNG
Xử lý ảnh video theo thời gian thực trên kit STM32
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử, Truyền thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã ngành: 60520203
LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
TRUYỀN THÔNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN QUANG VINH
HÀ NỘI - 2016
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được xuất phát từ
yêu cầu phát sinh trong quá trình làm luận văn. Các tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân
thủ đúng nguyên tắc, kết quả trình bày trong luận văn là kết quả quá trình nghiên cứu
trung thực, chưa từng được ai công bố trước đây.
Hà Nội, tháng 12 năm 2016
Tác giả luận văn
Đỗ Minh Phương
3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. 2
MỤC LỤC ......................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................. 6
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 8
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THU THẬP VÀ XỬ LÝ ẢNH
DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 .................................................................... 10
1.1. Giới thiệu .................................................................................... 10
1.1.1 Khái niệm về vi điều khiển .................................................... 10
1.1.2 Giới thiệu dòng vi điều khiển STM32 [1] .............................. 11
1.1.3 Giới thiệu kit STM32F4 Discovery ........................................ 14
1.2. Giới thiệu Camera OV7670 ......................................................... 15
1.2.1. Giới thiệu chung ................................................................... 15
1.2.2 Tín hiệu hình ảnh của Camera OV7670 [11] .......................... 17
1.2.3. Bus điều khiển camera tuần tự SCCB ................................... 22
1.2.4 Cấu hình hoạt động của Camera OV7670 .............................. 28
1.3. Module màn hình LCD 3,2” ILI9341........................................... 35
1.3.1 Đặc điểm kỹ thuật .................................................................. 35
1.3.2 RESET màn hình ................................................................... 36
1.3.3 Ghi dữ liệu vào thanh ghi ILI9341 ......................................... 36
1.3.4 Bảng các thanh ghi lệnh của ILI9341 ..................................... 39
1.3.5 Cấu hình đèn nền LED_A ...................................................... 40
1.3.6 Hiển thị dữ liệu ra LCD ......................................................... 40
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM GHÉP NỐI HỆ THỐNG ............................... 43
2.1. Ghép nối STM32F4 – OV7670 .................................................... 43
2.1.1 Sơ đồ ghép nối ....................................................................... 43
2.1.2 Tạo xung clock đến chân XCLK của OV7670 ....................... 43
2.1.2 Lập trình SCCB qua I2C ........................................................ 44
2.1.3 Bắt ảnh từ Camera ................................................................. 47
2.1.4 Cấu hình hoạt động Camera OV7670 .................................... 50
4
2.2. Ghép nối STM32F4 – LCD 3,2” ILI9341 .................................... 51
2.2.1 Sơ đồ ghép nối ....................................................................... 51
2.2.2 Lập trình RESET màn hình .................................................... 52
2.2.3 Điều khiển độ sáng màn hình bằng PWM .............................. 52
2.2.4 Lập trình ghi dữ liệu với LCD 3.2” ILI9341 .......................... 52
2.2.5 Xuất hình ảnh ra LCD ............................................................ 53
2.3. Ghép nối STM32F4 – Máy tính ................................................... 58
2.3.1 Cấu hình hoạt động khối USART .......................................... 58
2.3.2 Truyền dữ liệu về máy tính qua USART ................................ 58
2.3.3 Nhận dữ liệu bằng Matlab ...................................................... 59
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .................................................... 61
3.1. Ảnh chụp toàn bộ hệ thống .......................................................... 61
3.2. Lập trình thanh ghi Camera ......................................................... 61
3.3. Đo tần số xung clock XCLK cấp cho Camera OV7670 ............... 62
3.4. Camera OV7670 hoạt động ở chế độ QQVGA, RGB565 ............ 63
3.5. Camera OV7670 hoạt động ở chế độ QVGA, RGB565 ............... 64
3.6. Camera OV7670 hoạt động ở chế độ QVGA, YUV422 ............... 66
3.7. Truyền hình ảnh về máy tính qua USART ................................... 68
KẾT LUẬN ...................................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 70
Phụ lục 1: Chương trình đọc giá trị thanh ghi Camera OV7670 [4] .................. 71
Phụ lục 2: Cấu hình chế độ QQVGA, RGB565 [7, 12, 16, 17] ......................... 73
Phụ lục 3: Cấu hình chế độ QVGA, RGB565 [7, 17, 20] .................................. 77
Phụ lục 4: Cấu hình chế độ QVGA, YUV [7, 12, 13, 17] ................................. 81
Phụ lục 5: Cấu hình đèn nền LED_A ................................................................ 85
Phụ lục 6: Chương trình khởi động LCD [9, 10, 15]. ........................................ 86
Phụ lục 7: Cấu hình chế độ hoạt động khối USART1 ....................................... 89
5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Chức năng các chân tín hiệu của Camera OV7670 ........................... 16
Bảng 1.2: Dữ liệu ảnh được lưu trữ thành từ (4 byte) ....................................... 19
Bảng 1.3: Thứ tự dữ liệu đến dạng YCbCr422 ................................................. 19
Bảng 1.4: Các điểm ảnh YCbCr422 ................................................................. 20
Bảng 1.5: Các thanh ghi cài đặt tần số dao động nội Camera ........................... 28
Bảng 1.6: Thiết lập định dạng ảnh cho Camera OV7670 .................................. 30
Bảng 1.7: Thứ tự tín hiệu YUV ........................................................................ 31
Bảng 1.8: Thiết lập độ phân giải QVGA, CIF, QCIF ........................................ 31
Bảng 1.9: Các thanh ghi thiết lập cửa sổ ........................................................... 32
Bảng 1.10: Thanh ghi điều khiển tín hiệu đồng bộ của Camera ........................ 33
Bảng 1.11: Các thanh ghi cài đặt tỷ lệ hình ảnh [6] .......................................... 34
Bảng 1.12: Thanh ghi điều khiển co giãn ảnh [6] ............................................. 34
Bảng 1.12: Các chân giao tiếp màn hình LCD 3,2” ILI9341 ............................ 35
Bảng 1.13: Một số thanh ghi của ILI9341 ........................................................ 39
Bảng 1.14: Cấu hình hiển thị hình ảnh từ bộ nhớ ra màn hình .......................... 41