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[分享] 快来看MCX N系列微处理器的眼睛-摄像头接口

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    发表于 2024-2-29 10:22:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
    一、MCX N系列MCU介绍
    MCX N系列是高性能、低功耗微控制器,配备智能外设和加速器,可提供多任务功能和高能效。恩智浦全新MCX N微控制器首次集成恩智浦专用神经处理单元(NPU), 可助力实现高性能、低功耗的边缘安全智能。低功耗高速缓存增强了系统性能,双块Flash存储器和带ECC检测的RAM支持系统功能安全,提供了额外的保护和保证。

    二、Smart DMA介绍
    MCX N系列微控制器全系带有SmartDMA协处理器。该协处理器支持高效汇编代码指令运行,主要功能包含加减,左移右移,字节位域交换,位翻转,访问内存外设,单周期读写IO,接收外部触发信号等。为了方便客户工程师简单使用,我将常用的一些功能通过数组的形式放在主代码工程中,用户只需要调用API函数即可。今天的主角是MCX N系列MCU的眼睛-摄像头接口的实现。

    三、摄像头接口的介绍和应用
    常见的摄像头接口MIPI CSI和DVP。
    MIPI CSI接口是由MIPI(Mobile Industry Processor Interface)联盟组织定义的串行摄像头接口,它使用差分信号对视频中像素值数据进行传输,可以有效减少信号干扰。
    DVP是并行信号,需要像素时钟PCLK、场同步VSYNC、行同步HSYNC、8/10/12bit数据信号。DVP信号一般时钟速度在30M以下。

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    在嵌入式领域,以下几方面需要摄像头接口:
    ·二维码扫描
    ·机器学习物品识别
    ·森林火灾监控
    ·人脸识别

    四、摄像头接口的实现
    MCX N系列微控制器没有专用的摄像头接口,但是可以用SmartDMA来模拟一个并口摄像头接口。SmartDMA可以单周期同时读取多达32个IO数据。对于8位的摄像头数据很容易读到RAM里面。难点是如何处理场同步,行同步,和像素时钟。
    SmartDMA正好可以解决这些困惑。因为它可以处理外部IO的输入信号。当接收的像素时钟输入信号之后可立即将像素数据同步。当收到行同步信号就可以记录当前的行数,也可以将不需要的行数据处理掉。当接收到场同步信号时SmartDMA就立即给CPU一个中断,表示:“我已经把一帧的数据存储到RAM中,你可以进行后续操作”。这一套操作下来把DMA的功能也包含了。这是不是意外的惊喜?

    五、Demo演示
    针对这个功能我也做了一个简单的demo。使用OV7670摄像头模块作为输入。将摄像头的分辨率设置为640x480。SmartDMA将摄像头数据剪切成480x320分辨率。
    此demo使用的开发板是FRDM-MCXN947(FRDM-MCXN947 Development Board using MCUXpresso | NXP Semiconductors), 该开发板具有摄像头和LCD接口。摄像头接口上面的管脚都有SmartDMA功能。LCD使用FlexIO来驱动。LCD接口支持NXP LCD显示屏模块LCD-PAR-S035 (LCD-PAR-S035 | NXP Semiconductors)。该LCD支持480x320分辨率。
    下图是摄像头功能框图如下:

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    Demo显示如下:

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    目前这个demo已经上传到NXP官网上面,作为一篇应用笔记放在MCX N系列微控制器的主页上面。大家可以下载到文档和代码:
    How to Use SmartDMA to Implement Camera Interface in MCXN (nxp.com.cn)

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