家庭IOT监测之摄像头数据上传ONENET

本篇目标：将摄像头OV7670的照片数据，转换成BMP二进制，上传到ONENET平台，用于远程监测。

材料准备：

之前移植的温湿度及红外修改工程：（温湿度及红外修改工程），继续往里面移植摄像头驱动上传代码。
STM32F407最终摄像头上传ONENET平台工程：（STM32F4摄像头数据上传onenet）（git仓库地址），里面包含温湿度，红外感应，摄像头照片按一定时间周期上传ONENET平台。

摄像头OV7670硬件连接与接口

这里的摄像头OV7670与上一章的一致，详细可以见（家庭IOT监测之摄像头OV7670测试）。

移植摄像头等相关驱动

用keil打开准备材料1的stm32f407_iot工程，往里面添加代码，驱动摄像头OV7670：

将准备材料最终修改中的摄像头驱动文件夹（ov7670）与（rgb2bmp）拷贝到stm32f407_iot标准工程dev文件夹下。
在Manage Project Items添加文件夹ov7670与rgb2bmp，然后添加刚才对应拷贝文件夹下的C文件。
在Options->C/C+±>Include Paths添加dev下复制文件夹ov7670与rgb2bmp的路径。
需要修改ov7670.h与sccb.h文件中对应的IO引脚，修改成自己对应的引脚口，应该用注释标出。
仔细检查ov7670.c与sccb.c文件中的引脚初始化函数，确认相关RESET、PWDN、SCCB等引脚初始化正确；修改dcmi.c的My_DCMI_Init函数中对于DCMI相关引脚的初始化，与自己的引脚对应。
在main.c中添加头文件：

#include "ov7670.h"
#include "dcmi.h"
#include "ov7670test.h"
#include "rgb2bmp.h"

向main函数中添加代码，如下：

 //..../* WIFI模块IO初始化配置 */NET_DEVICE_IO_Init();/* 摄像头OV7670相关初始化配置 */if (OV7670_Init() != 0)    //新添加{printf("Ov7670 Init Failed.\r\n");}else{printf("Ov7670 Init Succeed.\r\n");
#ifdef OV7670_DBGOV7670_USART_Init();
#endif}

编译通过即可，这样就像上一章一样，移植成功了ov7670的驱动代码，即可使用ov7670摄像头了。

RGB转BMP代码##

在修改之前，先来了解一下，摄像头的数据和BMP文件的数据有哪些不同：

摄像头数据分很多种，RGB565、RGB555、RGB444、YUV、YCbCr等，这里选取的是RGB565（常用于液晶屏显示直接输出）。RGB565包含16位，如下：
BMP格式数据由几部分组成：
（1）bmp文件头：共包含有14个字节：

（2）位图信息头：共包含40个字节；

（3）调色板：单色，16色，256色包含调色板；16位，24位，32位不包含调色板；
（4）位图数据；

现在来修改代码：

代码摄像头将获取到的RGB565数据存在了数组camera_buffer[]中，要将数据转换成BMP文件，需要增加bmp文件头和信息头共54字节；
定位文件ov7670.c的17行camera_buffer数组，数组增加54字节，修改成：

uint16_t camera_buffer[PIC_WIDTH*PIC_HEIGHT+27]={0};

定位ov7670.h的23行，同样修改成：

extern uint16_t camera_buffer[PIC_WIDTH*PIC_HEIGHT+27];

修改DMA开始地址与数据长度，往后移54个字节，定位ov7670.c的88行，修改DCMI_DMA_Init传入参数：

DCMI_DMA_Init((uint32_t)&camera_buffer+54,(sizeof(camera_buffer)-54)/4,DMA_MemoryDataSize_HalfWord,DMA_MemoryInc_Enable);

这样一来数组camera_buffer前54字节放bmp数据头，因为是16位位图，没有调色板，接下来的字节都放ov7670的rgb565数据。
调用rgb2bmp.c中的rgb565tobmp()函数即可将camera_buffer数组修改成二进制bmp文件。

这里贴出RGB2BMP文件的代码：
rgb2bmp.c：

//主函数
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "rgb2bmp.h"static void RGBtoBMP(char *bmp_buffer, int nWidth, int nHeight, char bits)
{BmpHead m_BMPHeader;char bfType[2] = { 'B','M' };m_BMPHeader.imageSize = bits * nWidth*nHeight + 54;m_BMPHeader.blank = 0;m_BMPHeader.startPosition = 54;memcpy(bmp_buffer, bfType, sizeof(bfType));bmp_buffer += sizeof(bfType);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPHeader.imageSize, sizeof(m_BMPHeader.imageSize));bmp_buffer += sizeof(m_BMPHeader.imageSize);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPHeader.blank, sizeof(m_BMPHeader.blank));bmp_buffer += sizeof(m_BMPHeader.blank);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPHeader.startPosition, sizeof(m_BMPHeader.startPosition));bmp_buffer += sizeof(m_BMPHeader.startPosition);InfoHead  m_BMPInfoHeader;m_BMPInfoHeader.Length = 40;m_BMPInfoHeader.width = nWidth;m_BMPInfoHeader.height = nHeight;m_BMPInfoHeader.colorPlane = 1;m_BMPInfoHeader.bitColor = BMP_BITS;m_BMPInfoHeader.zipFormat = 0;m_BMPInfoHeader.realSize = bits * nWidth*nHeight;m_BMPInfoHeader.xPels = 2835;m_BMPInfoHeader.yPels = 2835;m_BMPInfoHeader.colorUse = 0;m_BMPInfoHeader.colorImportant = 0;memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.Length, sizeof(m_BMPInfoHeader.Length));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.Length);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.width, sizeof(m_BMPInfoHeader.width));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.width);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.height, sizeof(m_BMPInfoHeader.height));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.height);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.colorPlane, sizeof(m_BMPInfoHeader.colorPlane));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.colorPlane);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.bitColor, sizeof(m_BMPInfoHeader.bitColor));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.bitColor);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.zipFormat, sizeof(m_BMPInfoHeader.zipFormat));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.zipFormat);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.realSize, sizeof(m_BMPInfoHeader.realSize));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.realSize);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.xPels, sizeof(m_BMPInfoHeader.xPels));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.xPels);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.yPels, sizeof(m_BMPInfoHeader.yPels));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.yPels);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.colorUse, sizeof(m_BMPInfoHeader.colorUse));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.colorUse);memcpy(bmp_buffer, &m_BMPInfoHeader.colorImportant, sizeof(m_BMPInfoHeader.colorImportant));bmp_buffer += sizeof(m_BMPInfoHeader.colorImportant);
}void rgb565tobmp(char *rgb_buffer, unsigned short nWidth, unsigned short nHeight)
{    char bits = BMP_BITS / 8;int i = 0;int j = 0;unsigned char R,G,B;unsigned short RGB555,RGB565;char *rgb_buff;rgb_buff = rgb_buffer;rgb_buffer += 54;/* RGB565转RGB555 */for (i = 0; i < nHeight; i++){for (j = 0; j < nWidth; j++){/* 读取RGB565 */RGB565 = (*(rgb_buffer+1)<<8 | *rgb_buffer);/* 分别提取R、G、B数据 */B = RGB565 & 0x001f;G = (RGB565 >> 6) & 0x001f;R = (RGB565 >> 11) & 0x001f;/* 转换成RGB555数据 */RGB555 = (R << 10) | (G << 5) | (B);/* 写入数组 */*rgb_buffer = RGB555;*(rgb_buffer+1) = RGB555 >> 8;rgb_buffer += 2;}}/* 将BMP文件头和信息头写入数组 */RGBtoBMP(rgb_buff, nWidth, nHeight, bits);}

rgb2bmp.h：

//rgb2bmp.h文件
#include <stdio.h>#define BMP_BITS 16typedef unsigned char  BYTE;
typedef unsigned short WORD;
// BMP图像各部分说明如下
/***********第一部分    位图文件头
该结构的长度是固定的，为14个字节，各个域的依次如下：2byte   ：文件类型，必须是0x4d42，即字符串"BM"。4byte   ：整个文件大小4byte   ：保留字，为04byte   ：从文件头到实际的位图图像数据的偏移字节数。
*************/
typedef struct
{    long imageSize;long blank;long startPosition;
}BmpHead;/*********************
第二部分    位图信息头
该结构的长度也是固定的，为40个字节，各个域的依次说明如下：4byte   ：本结构的长度，值为404byte   ：图像的宽度是多少象素。4byte   ：图像的高度是多少象素。2Byte   ：必须是1。2Byte   ：表示颜色时用到的位数，常用的值为1(黑白二色图)、4(16色图)、8(256色图)、24(真彩色图)。4byte   ：指定位图是否压缩，有效值为BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS。Windows位图可采用RLE4和RLE8的压缩格式，BI_RGB表示不压缩。4byte   ：指定实际的位图图像数据占用的字节数，可用以下的公式计算出来：图像数据 = Width' * Height * 表示每个象素颜色占用的byte数(即颜色位数/8,24bit图为3，256色为1）要注意的是：上述公式中的biWidth'必须是4的整数倍(不是biWidth，而是大于或等于biWidth的最小4的整数倍)。如果biCompression为BI_RGB，则该项可能为0。4byte   ：目标设备的水平分辨率。4byte   ：目标设备的垂直分辨率。4byte   ：本图像实际用到的颜色数，如果该值为0，则用到的颜色数为2的(颜色位数)次幂,如颜色位数为8，2^8=256,即256色的位图4byte   ：指定本图像中重要的颜色数，如果该值为0，则认为所有的颜色都是重要的。
***********************************/
typedef struct{long    Length;long    width;long    height;WORD    colorPlane;WORD    bitColor;long    zipFormat;long    realSize;long    xPels;long    yPels;long    colorUse;long    colorImportant;/*  void show(){    printf("infoHead Length:%dn",Length);printf("width&height:%d*%dn",width,height);printf("colorPlane:%dn",colorPlane);printf("bitColor:%dn",bitColor);printf("Compression Format:%dn",zipFormat);printf("Image Real Size:%dn",realSize);printf("Pels(X,Y):(%d,%d)n",xPels,yPels);printf("colorUse:%dn",colorUse);    printf("Important Color:%dn",colorImportant);}*/
}InfoHead;
/***************************第三部分    调色盘结构  颜色表对于256色BMP位图，颜色位数为8，需要2^8 = 256个调色盘；对于24bitBMP位图，各象素RGB值直接保存在图像数据区，不需要调色盘，不存在调色盘区rgbBlue：   该颜色的蓝色分量。rgbGreen：  该颜色的绿色分量。rgbRed：    该颜色的红色分量。rgbReserved：保留值。
************************/
typedef struct
{         BYTE   rgbBlue;BYTE   rgbGreen;BYTE   rgbRed;BYTE   rgbReserved;/*   void show(void){printf("Mix Plate B,G,R:%d %d %dn",rgbBlue,rgbGreen,rgbRed);}*/
}RGBMixPlate;void rgb565tobmp(char *rgb_buffer, unsigned short nWidth, unsigned short nHeight);

添加代码上传摄像头数据

准备好了转换工作，就可以将BMP传输到ONENET平台上了：

定位net_io.c文件第374行，添加头文件：

#include "dcmi.h"

修改TIM3_IRQHandler中断函数：

void TIM3_IRQHandler(void)
{//清中断标识TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);//---------------- 中断处理  ------------------//if(oneNetInfo.netWork == 1){//修改添加判断条件，在上传的照片过程中等待if (oneNetInfo.sendData != SEND_TYPE_PICTURE){net_send_time++;}if (net_send_time == 1){oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_DATA;LED2_TOGGLE;}else if ((net_send_time % 25) == 0)   //每25s发送心跳请求{oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_HEART;LED2_TOGGLE;}else if (net_send_time == NET_TIME_DELAY/2){//修改添加判断条件，只有在空闲的时候在启动摄像头，否则等待if (oneNetInfo.sendData == SEND_TYPE_OK){//启动摄像头拍照，等待DMA传输DCMI_Start();LED2_TOGGLE;}}else if (net_send_time == NET_TIME_DELAY){net_send_time = 0;}}LED1_TOGGLE;OneNet_Check_Heart();
}

定位dcmi.c文件，添加头文件：

#include "onenet.h"

定位dcmi.c文件第78行，在DMA2_Stream1_IRQHandler中断中置位上传图片标志：

oneNetInfo.sendData = SEND_TYPE_PICTURE;

定位main函数，在135行中添加如下函数：

             //....case SEND_TYPE_PICTURE://新添加
#ifdef OV7670_DBGShanWai_SendCamera(camera_buffer+27, PIC_WIDTH, PIC_HEIGHT);
#endifrgb565tobmp((char *)camera_buffer, PIC_WIDTH, PIC_HEIGHT);oneNetInfo.sendData = OneNet_SendData(FORMAT_TYPE2, NULL, NULL, NULL, 0);printf("\r\nOnenet Picture Ready.\r\n");//....

定位onenet.c，添加头文件：

#include "ov7670.h"

定位onenet.c第211行，修改替换OneNet_SendData_Picture参入函数如下：

OneNet_SendData_Picture(devid, (char *)camera_buffer, 320*200*2+54);

优化onenet驱动部分函数，定位EdpKit.c第369的EDP_PacketSaveData函数，将第二个参数从int16型改为int32，防止出现图片过大而出现解析问题导致上传不了的问题：

uint8 EDP_PacketSaveData(const int8 *devid, int32 send_len, int8 *type_bin_head, SaveDataType type, EDP_PACKET_STRUCTURE *edpPacket)

同样，在EdpKit.h第112行如上修改成一样：

uint8 EDP_PacketSaveData(const int8 *devid, int32 send_len, int8 *type_bin_head, SaveDataType type, EDP_PACKET_STRUCTURE *edpPacket);

定位EdpKit.c第372行的remain_len变量，同样改为int32型：

 int32 remain_len = 0;

编译，通过后烧写到stm32f407中，观察串口打印，是否上传照片工程：
登录onenet平台查看数据，是否有照片数据上传，如图：

ps：若是发现上传的照片有垂直，水平颠倒，可以定位ov7670config.h文件第82行，0x1E寄存器：

{0x1e, 0x27},//0x07不翻转;0x17垂直翻转;0x27水平翻转;0x37水平垂直翻转

ONENET修改应用加入照片

进入自己onenet设备的应用管理，编辑：

选择元件库，图片；
属性图片类型选择图片格式的数据流；
数据流选择刚才上传照片的数据流；
调整图片大小合适即可；
点击发布即可；
在自己的应用主页就可以看到自己的应用数据了，也可以把链接发送给别人查看，如图：

小结：关于摄像头上传数据到ONENET的代码中，有许多可以优化的地方，比如：
（1）可以把摄像头的启动函数DCMI_Start()放在红外外部中断里面，红外一感应到范围里面有人，就用摄像头拍摄下来。
（2）现在用的是WIFI的UART接口，速度只有115200，传输图片需要10s左右之久，所以可以将WIFI改为SPI接口与STM32F407相连，可以大大地加快传输速率。
（3）想过用来传输视频流，但是stm32f407有点不够用，RAM也比较小，如果换成ARM，再用H.264压缩，可以大大降低数据传输压力，再用WIFI视频视频流的传输，初步设想，后期若是视频，再更新博客。

以上移植基本上就完成了，结合以前的数据，就已经把温湿度、红外感应数据以及摄像头照片数据都上传到ONENET平台了，可以达到一个简单的监控的目的了，但只是初步的实现，在调试过程中还存在一些不惹人注意的bug，所以需要耐心多次测试修改，加油，共勉~