3、图像传感器驱动与数据采集：OV2640摄像头驱动、DCMI接口配置、DMA双缓冲采集、JPEG/MJPEG数据流获取

好，咱们进入第三章。这一章讲的是怎么把图像数据从摄像头“搬”到STM32的内存里。说白了，就是搞定OV2640这颗摄像头，配好DCMI接口，再用DMA双缓冲把数据安安稳稳地收进来。

我刚开始做这个的时候，觉得不就是读个摄像头嘛，能有多难？结果第一次调通，图像全是花屏，找了两天原因才发现是DCMI的同步信号极性配反了。嗯，这种坑踩过一次就记住了。

3.1 OV2640摄像头驱动要点

OV2640是一颗200万像素的CMOS图像传感器，支持输出JPEG压缩数据和原始RGB/YUV数据。咱们做边缘AI，大部分场景用JPEG输出就够了——数据量小，传输快。

驱动OV2640，核心就两件事：

• 初始化寄存器：通过SCCB总线（兼容I2C）写入配置序列
• 配置输出格式：选择JPEG、RGB565或YUV422

我个人习惯把初始化序列放在一个常量数组里，结构清晰，方便调试。像这样：

// OV2640 JPEG初始化序列（部分）
const uint8_t ov2640_jpeg_init[][2] = {
    {0xFF, 0x01},  // 切换到Bank1
    {0x12, 0x80},  // 复位
    // ... 省略中间几十行配置
    {0xDA, 0x00},  // 输出JPEG数据
    {0xFF, 0x00},  // 切回Bank0
};

这里有个坑：OV2640的寄存器分多个Bank，写之前必须先切Bank。我见过有人忘了切Bank，结果配置了半天全写到了同一个Bank里，摄像头根本不工作。

3.2 DCMI接口配置实战

STM32的DCMI（Digital Camera Interface）是一个并行接口，专门用来接摄像头。它支持8位、10位、12位、14位数据宽度。OV2640输出8位数据，所以咱们配成8位模式。

DCMI的关键配置项：

配置极性的那一步，我建议你仔细看OV2640的数据手册。VSYNC是高电平有效还是低电平有效？HSYNC呢？搞反了，图像就是歪的或者全是条纹。我那次花屏，就是VSYNC极性配反了。

DCMI的初始化代码大致长这样：

void DCMI_Init(void)
{
    // 使能DCMI时钟
    RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_DCMIEN;
    
    // 配置DCMI控制寄存器
    DCMI->CR = 0;
    DCMI->CR |= DCMI_CR_CM_CONTINUOUS;  // 连续模式
    DCMI->CR |= DCMI_CR_EDM_8B;         // 8位数据
    DCMI->CR |= DCMI_CR_VSPOL;          // VSYNC高有效
    DCMI->CR |= DCMI_CR_HSPOL;          // HSYNC高有效
    DCMI->CR |= DCMI_CR_PCKPOL;         // PIXCLK上升沿采样
    
    // 使能DCMI
    DCMI->CR |= DCMI_CR_ENABLE;
}

3.3 DMA双缓冲采集机制

为什么用双缓冲？你想想看，如果只有一个缓冲区，DCMI往里面写数据的时候，CPU就不能读——读到的数据可能是一半旧的、一半新的，图像就撕裂了。

双缓冲的思路很简单：两个缓冲区轮流用。DCMI往缓冲区A写的时候，CPU处理缓冲区B的数据；下一帧，角色互换。

STM32的DMA支持双缓冲模式（Double Buffer Mode），硬件自动切换，不需要CPU干预。配置要点：

• 使能DMA的循环模式（Circular Mode）
• 设置两个内存地址：DMA_M0AR和DMA_M1AR
• 开启传输完成中断，在中断里切换缓冲区指针

代码示例：

#define FRAME_BUFFER_SIZE    (320 * 240 * 2)  // 320x240 RGB565

uint8_t frame_buffer0[FRAME_BUFFER_SIZE] __attribute__((aligned(32)));
uint8_t frame_buffer1[FRAME_BUFFER_SIZE] __attribute__((aligned(32)));

void DMA_Init_DoubleBuffer(void)
{
    // 配置DMA2_Stream1（DCMI专用）
    DMA2_Stream1->PAR = (uint32_t)&DCMI->DR;  // 外设地址
    DMA2_Stream1->M0AR = (uint32_t)frame_buffer0;  // 缓冲区0
    DMA2_Stream1->M1AR = (uint32_t)frame_buffer1;  // 缓冲区1
    DMA2_Stream1->NDTR = FRAME_BUFFER_SIZE / 2;    // 传输次数（半字）
    
    DMA2_Stream1->CR |= DMA_SxCR_DBM;   // 使能双缓冲
    DMA2_Stream1->CR |= DMA_SxCR_CIRC;  // 循环模式
    DMA2_Stream1->CR |= DMA_SxCR_TCIE;  // 传输完成中断
    DMA2_Stream1->CR |= DMA_SxCR_EN;    // 使能DMA
}

3.4 JPEG/MJPEG数据流获取

OV2640输出JPEG数据时，一帧图像就是一串JPEG码流。MJPEG（Motion JPEG）就是连续的多帧JPEG流，每一帧独立压缩，帧与帧之间没有依赖关系。

获取JPEG数据流的关键是找到帧起始和帧结束标记：

• SOI（Start of Image）：0xFF 0xD8
• EOI（End of Image）：0xFF 0xD9

DCMI+DMA双缓冲模式下，数据是连续写入缓冲区的。我们需要在DMA传输完成中断里，扫描缓冲区，找到SOI和EOI，把完整的一帧数据提取出来。

我一般这么处理：

void DMA2_Stream1_IRQHandler(void)
{
    if (DMA2->LISR & DMA_LISR_TCIF1)
    {
        // 清除中断标志
        DMA2->LIFCR |= DMA_LIFCR_CTCIF1;
        
        // 获取当前有效缓冲区
        uint8_t *current_buffer;
        if (DMA2_Stream1->CR & DMA_SxCR_CT)
            current_buffer = frame_buffer1;
        else
            current_buffer = frame_buffer0;
        
        // 查找JPEG帧头帧尾
        process_jpeg_frame(current_buffer, FRAME_BUFFER_SIZE);
    }
}

这里有个实际经验：OV2640输出的JPEG数据可能不是从缓冲区起始位置开始的。也就是说，SOI可能出现在缓冲区的中间位置。所以扫描的时候不能只查开头，要全缓冲区搜索。

3.5 整体数据流架构

把上面几块串起来，整个数据流是这样的：

从图上能看明白：OV2640输出8位并行数据，DCMI负责捕获并拼成完整的像素数据，DMA把数据搬到双缓冲区，CPU在中断里处理已经填满的那个缓冲区。

这个架构的好处是：CPU几乎不用管数据搬运的事，专心做图像处理就行。我实测过，320x240的JPEG流，DMA占用率不到5%，CPU有95%以上的算力留给AI推理。