Chapter 02: OV7670 SCCB初始化

1. 写在前面的话

时间是2012年7月12号，22:32，接下来写I2C初始化喽……

关于摄像头I2C初始化部分，是我摄像头驱动画的时间最长的，曾经相当的崩溃。。。不仅仅由于这一部分不太适合用FPGA来做，而且电路，时序等方面，真的好头疼。因为我没打算随随便便移植某公司开发板的虾米代码，看到那代码我就心情不好。

最终，还是自己写，其实也不难嘛。

2. 最需要注意的部分

这个，摄像头的SCLK，SDAT引脚必须上啦电阻，4.7K也可以，否则死啦死啦滴。我就在这上面拜拜浪费了3天时间。。。想死的心都有了。。。如下：

很多人搞不懂I2C总线为什么要上啦电阻，包括我自己。其实这关系到I2C的内部结构，如下图所示，I2C内部采取了Open Drain，本身只能输出低电平，只能通过上拉电阻，结构如下图所示：

具体的相关解说请看《I2C上啦电阻到底要多大》一文，此处不再累赘了，网址如下：

http://blog.chinaaet.com/detail/28567.html

3. I2C时序 写入设计

OvmniVision很搞笑，他管这个I2C叫做Serial Camera Control Bus (SCCB)，其实所谓SCCB，其实写入的时序完全一样，只是读取有一丁点儿差别（MT9M111的I2C时序差别更大一点儿）。

一般I2C的初始化都有一定的协议。以下主要以0V的IC为例，写入寄存器如下所示，先写设备地址，在写寄存器地址，最后才输入寄存器的值，即 ID-Address + SUB-Address + W-Data！OV的设备地址为0x42，最后一位是用来判断读写的，即读的时候为0x43！

从时序图可见，没法送8个数据，SDAT设置为输入，接受一个从机反馈的信号。如此循环D-Address + SUB-Address + W-Data，完事儿，代码设计如下，可见三个雷同的步骤：

代码中清晰可见，诶发送8个数据，设置读取ACK，不解释了。但是当时由于上拉电阻的问题，无数次查时序，这部分我做了太多的工作，最后完美的实现任意的操作，主要在此分享几个过程中的图片了，以下是Modelsim数据写入的仿真（三态部分无法仿真的，那是读取）：

最后，还是抱上了示波器，也告诫大家，跟硬件相关的时序，最好来个示波器或者逻辑分析仪，让开发变得更容易些。实际我用Modelsim 3天没弄出来（当然是因为上拉电阻），但是用示波器以下是搞定，请看图：

4. I2C时序 读取设计

读取比写入稍微复杂那么一点点儿，因为在发送从机地址，指定寄存器地址之后，还需要再次发送从机地址（末位置1），才能读取制定寄存器的地址。在Verilog设计中，主要分成第一次指定寄存器，第二次读取寄存器值两个步骤。OV的时序如下：

如上是关于NA的手册的阐述，最后非得发送一个NA位，让从机确认主机已经接收完毕，第二部分时序的代码如下所示，这部分代码不管是某公司，还是很多人都没实现（单片机实现的不算），当时由于不读到寄存器就不甘心，就折腾着写出来了，其实挺简单的嘛，整个I2C模块也就四五百行代码。。。哪能跟SDRAM比。。

Modelsim的靓照如下所示，读取不能只能看到3态的，没有写I2C输入的testbench。

示波器还是王道，当时主要调试的还是读取部分的波形，因为错位了就会导致数据提前或者滞后，这个非常重要，也许这就是很多人写不出来的原因，FPGA 并行的时序，就是头疼。。示波器时序如下所示：

第一次发送0x42+寄存器，第二次发送0x43，读取8bit的数据，最后发送一个NACK，OK。

5. I2C调试总结

其实读取的时序不大有用，但是有完美主义的我，没写出来就各种不舒服，当然这也可以测试摄像头是否还活着。可以通过读取厂商识别，或者产片标志，如下图所示：

写入的时序的测试，也未必要跟后端图像采集连接在一起测试，这样工作量也太大了，大家可以通过寄存器的配置，来改变PCLK的频率，是否按照自己的设计的参数来输出，如下划线部分可以用来调试，包括PCLK，VS,HS等，这在前期很有用。

我当时把摄像头设置成了640*480 输入25M，输出31fps左右，如下式HREF的信号波形，复合实际结果！

官方小组：视频图像显示系统开发http://group.chinaaet.com/116