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<!--
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CO_OP_TRANSLATOR_METADATA:
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{
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"original_hash": "160be8c0f558687f6686dca64f10f739",
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"translation_date": "2025-08-24T21:35:26+00:00",
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"source_file": "4-manufacturing/lessons/2-check-fruit-from-device/wio-terminal-camera.md",
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"language_code": "tw"
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}
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-->
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# 捕捉影像 - Wio Terminal
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在本課程中，您將為 Wio Terminal 添加一個相機，並從中捕捉影像。
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## 硬體
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Wio Terminal 需要一個相機。
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您將使用的相機是 [ArduCam Mini 2MP Plus](https://www.arducam.com/product/arducam-2mp-spi-camera-b0067-arduino/)。這是一款基於 OV2640 影像感測器的 2 百萬像素相機。它通過 SPI 介面進行影像捕捉，並使用 I2C 配置感測器。
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## 連接相機
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ArduCam 沒有 Grove 插座，而是通過 Wio Terminal 的 GPIO 引腳連接到 SPI 和 I2C 匯流排。
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### 任務 - 連接相機
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連接相機。
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1. ArduCam 底部的引腳需要連接到 Wio Terminal 的 GPIO 引腳。為了更容易找到正確的引腳，將 Wio Terminal 附帶的 GPIO 引腳貼紙貼在引腳周圍：
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1. 使用跳線，進行以下連接：
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| ArduCAM 引腳 | Wio Terminal 引腳 | 描述 |
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| ------------ | ----------------- | -------------------------------------- |
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| CS | 24 (SPI_CS) | SPI 芯片選擇 |
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| MOSI | 19 (SPI_MOSI) | SPI 控制器輸出，外設輸入 |
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| MISO | 21 (SPI_MISO) | SPI 控制器輸入，外設輸出 |
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| SCK | 23 (SPI_SCLK) | SPI 串行時鐘 |
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| GND | 6 (GND) | 地線 - 0V |
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| VCC | 4 (5V) | 5V 電源供應 |
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| SDA | 3 (I2C1_SDA) | I2C 串行數據 |
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| SCL | 5 (I2C1_SCL) | I2C 串行時鐘 |
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GND 和 VCC 連接為 ArduCam 提供 5V 電源。它以 5V 運行，不同於以 3V 運行的 Grove 感測器。此電源直接來自為設備供電的 USB-C 連接。
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> 💁 對於 SPI 連接，ArduCam 上的引腳標籤和 Wio Terminal 引腳名稱在程式碼中仍使用舊命名規則。本課程中的指示將使用新命名規則，除非程式碼中使用了引腳名稱。
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1. 現在可以將 Wio Terminal 連接到您的電腦。
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## 程式設置以連接相機
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現在可以為 Wio Terminal 編程以使用附加的 ArduCAM 相機。
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### 任務 - 程式設置以連接相機
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1. 使用 PlatformIO 創建一個全新的 Wio Terminal 專案。將此專案命名為 `fruit-quality-detector`。在 `setup` 函數中添加程式碼以配置串口。
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1. 添加程式碼以連接 WiFi，並將您的 WiFi 憑據放在名為 `config.h` 的檔案中。不要忘記將所需的庫添加到 `platformio.ini` 檔案中。
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1. ArduCam 庫並未作為 Arduino 庫提供，無法直接從 `platformio.ini` 檔案中安裝。相反，您需要從其 GitHub 頁面安裝源代碼。您可以通過以下方式獲取：
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* 從 [https://github.com/ArduCAM/Arduino.git](https://github.com/ArduCAM/Arduino.git) 克隆倉庫
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* 前往 GitHub 上的倉庫 [github.com/ArduCAM/Arduino](https://github.com/ArduCAM/Arduino) 並從 **Code** 按鈕下載代碼為 zip 檔案
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1. 您只需要代碼中的 `ArduCAM` 資料夾。將整個資料夾複製到您的專案中的 `lib` 資料夾。
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> ⚠️ 必須複製整個資料夾，因此代碼位於 `lib/ArduCam` 中。不要僅僅將 `ArduCam` 資料夾的內容複製到 `lib` 資料夾中，而是將整個資料夾複製過去。
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1. ArduCam 庫代碼適用於多種類型的相機。您想要使用的相機類型是通過編譯器標誌配置的——這使得構建的庫儘可能小，通過移除您未使用的相機的代碼。要將庫配置為 OV2640 相機，請在 `platformio.ini` 檔案的末尾添加以下內容：
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```ini
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build_flags =
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-DARDUCAM_SHIELD_V2
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-DOV2640_CAM
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```
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這設置了兩個編譯器標誌：
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* `ARDUCAM_SHIELD_V2` 告訴庫相機位於 Arduino 板上，稱為擴展板。
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* `OV2640_CAM` 告訴庫僅包含 OV2640 相機的代碼。
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1. 在 `src` 資料夾中添加一個名為 `camera.h` 的標頭檔案。此檔案將包含與相機通信的代碼。將以下代碼添加到此檔案中：
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```cpp
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#pragma once
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#include <ArduCAM.h>
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#include <Wire.h>
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class Camera
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{
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public:
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Camera(int format, int image_size) : _arducam(OV2640, PIN_SPI_SS)
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{
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_format = format;
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_image_size = image_size;
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}
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bool init()
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{
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// Reset the CPLD
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_arducam.write_reg(0x07, 0x80);
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delay(100);
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_arducam.write_reg(0x07, 0x00);
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|
delay(100);
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// Check if the ArduCAM SPI bus is OK
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_arducam.write_reg(ARDUCHIP_TEST1, 0x55);
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if (_arducam.read_reg(ARDUCHIP_TEST1) != 0x55)
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{
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|
return false;
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}
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// Change MCU mode
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_arducam.set_mode(MCU2LCD_MODE);
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uint8_t vid, pid;
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// Check if the camera module type is OV2640
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_arducam.wrSensorReg8_8(0xff, 0x01);
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_arducam.rdSensorReg8_8(OV2640_CHIPID_HIGH, &vid);
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_arducam.rdSensorReg8_8(OV2640_CHIPID_LOW, &pid);
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if ((vid != 0x26) && ((pid != 0x41) || (pid != 0x42)))
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{
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|
return false;
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|
}
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_arducam.set_format(_format);
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_arducam.InitCAM();
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_arducam.OV2640_set_JPEG_size(_image_size);
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_arducam.OV2640_set_Light_Mode(Auto);
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_arducam.OV2640_set_Special_effects(Normal);
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delay(1000);
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|
return true;
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|
}
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void startCapture()
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{
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_arducam.flush_fifo();
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_arducam.clear_fifo_flag();
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|
_arducam.start_capture();
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|
}
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bool captureReady()
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{
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return _arducam.get_bit(ARDUCHIP_TRIG, CAP_DONE_MASK);
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}
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bool readImageToBuffer(byte **buffer, uint32_t &buffer_length)
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{
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if (!captureReady()) return false;
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// Get the image file length
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uint32_t length = _arducam.read_fifo_length();
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buffer_length = length;
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if (length >= MAX_FIFO_SIZE)
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{
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return false;
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|
}
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if (length == 0)
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{
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|
return false;
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|
}
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// create the buffer
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byte *buf = new byte[length];
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uint8_t temp = 0, temp_last = 0;
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int i = 0;
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uint32_t buffer_pos = 0;
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bool is_header = false;
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_arducam.CS_LOW();
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_arducam.set_fifo_burst();
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while (length--)
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{
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temp_last = temp;
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temp = SPI.transfer(0x00);
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//Read JPEG data from FIFO
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if ((temp == 0xD9) && (temp_last == 0xFF)) //If find the end ,break while,
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{
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|
buf[buffer_pos] = temp;
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buffer_pos++;
|
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i++;
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|
_arducam.CS_HIGH();
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|
}
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|
if (is_header == true)
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|
{
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|
//Write image data to buffer if not full
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|
if (i < 256)
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|
{
|
|
|
buf[buffer_pos] = temp;
|
|
|
buffer_pos++;
|
|
|
i++;
|
|
|
}
|
|
|
else
|
|
|
{
|
|
|
_arducam.CS_HIGH();
|
|
|
|
|
|
i = 0;
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|
|
buf[buffer_pos] = temp;
|
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|
buffer_pos++;
|
|
|
i++;
|
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|
|
_arducam.CS_LOW();
|
|
|
_arducam.set_fifo_burst();
|
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|
}
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|
}
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|
|
else if ((temp == 0xD8) & (temp_last == 0xFF))
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{
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|
is_header = true;
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|
buf[buffer_pos] = temp_last;
|
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|
buffer_pos++;
|
|
|
i++;
|
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|
buf[buffer_pos] = temp;
|
|
|
buffer_pos++;
|
|
|
i++;
|
|
|
}
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|
|
}
|
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|
_arducam.clear_fifo_flag();
|
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|
_arducam.set_format(_format);
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_arducam.InitCAM();
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|
_arducam.OV2640_set_JPEG_size(_image_size);
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// return the buffer
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*buffer = buf;
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}
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private:
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ArduCAM _arducam;
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int _format;
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int _image_size;
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};
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```
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這是使用 ArduCam 庫配置相機並在需要時通過 SPI 匯流排提取影像的低階代碼。此代碼非常特定於 ArduCam，因此您目前不需要擔心其工作原理。
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1. 在 `main.cpp` 中，在其他 `include` 語句下方添加以下代碼以包含此新檔案並創建相機類的實例：
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```cpp
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#include "camera.h"
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Camera camera = Camera(JPEG, OV2640_640x480);
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```
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這創建了一個 `Camera`，以 JPEG 格式保存影像，解析度為 640x480。雖然支持更高的解析度（最高 3280x2464），但影像分類器使用的影像尺寸要小得多（227x227），因此無需捕捉和傳送更大的影像。
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1. 在此下方添加以下代碼以定義設置相機的函數：
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```cpp
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void setupCamera()
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{
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pinMode(PIN_SPI_SS, OUTPUT);
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digitalWrite(PIN_SPI_SS, HIGH);
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Wire.begin();
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SPI.begin();
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if (!camera.init())
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{
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Serial.println("Error setting up the camera!");
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}
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}
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```
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此 `setupCamera` 函數首先將 SPI 芯片選擇引腳 (`PIN_SPI_SS`) 配置為高電平，使 Wio Terminal 成為 SPI 控制器。然後啟動 I2C 和 SPI 匯流排。最後，它初始化相機類，配置相機感測器設置並確保所有連接正確。
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1. 在 `setup` 函數的末尾調用此函數：
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```cpp
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setupCamera();
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```
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1. 編譯並上傳此代碼，並檢查串口監視器的輸出。如果看到 `Error setting up the camera!`，請檢查接線以確保所有電纜正確連接 ArduCam 的引腳和 Wio Terminal 的 GPIO 引腳，並且所有跳線電纜都正確插入。
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## 捕捉影像
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現在可以為 Wio Terminal 編程以在按下按鈕時捕捉影像。
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### 任務 - 捕捉影像
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1. 微控制器會不斷運行您的代碼，因此很難在不響應感測器的情況下觸發某些操作，例如拍照。Wio Terminal 有按鈕，因此可以設置相機以由其中一個按鈕觸發。將以下代碼添加到 `setup` 函數的末尾，以配置 C 按鈕（頂部的三個按鈕之一，最靠近電源開關的按鈕）。
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```cpp
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pinMode(WIO_KEY_C, INPUT_PULLUP);
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```
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`INPUT_PULLUP` 模式本質上反轉了輸入。例如，通常按鈕在未按下時會發送低信號，按下時會發送高信號。設置為 `INPUT_PULLUP` 時，它們在未按下時發送高信號，按下時發送低信號。
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1. 在 `loop` 函數之前添加一個空函數以響應按鈕按下：
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```cpp
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void buttonPressed()
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|
{
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}
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|
```
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1. 在按鈕按下時在 `loop` 方法中調用此函數：
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```cpp
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void loop()
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{
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if (digitalRead(WIO_KEY_C) == LOW)
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{
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|
buttonPressed();
|
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|
delay(2000);
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|
|
}
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|
delay(200);
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|
|
}
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```
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此鍵檢查按鈕是否被按下。如果按下，則調用 `buttonPressed` 函數，並且循環延遲 2 秒。這是為了給按鈕釋放留出時間，以免長按被註冊兩次。
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> 💁 Wio Terminal 上的按鈕設置為 `INPUT_PULLUP`，因此在未按下時發送高信號，按下時發送低信號。
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1. 將以下代碼添加到 `buttonPressed` 函數中：
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```cpp
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camera.startCapture();
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while (!camera.captureReady())
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delay(100);
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Serial.println("Image captured");
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byte *buffer;
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uint32_t length;
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if (camera.readImageToBuffer(&buffer, length))
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{
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Serial.print("Image read to buffer with length ");
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Serial.println(length);
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delete(buffer);
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}
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```
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此代碼通過調用 `startCapture` 開始相機捕捉。相機硬體不會在您請求時返回數據，而是您發送指令開始捕捉，相機會在背景中捕捉影像、轉換為 JPEG，並將其存儲在相機本地緩衝區中。然後，`captureReady` 調用檢查影像捕捉是否完成。
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捕捉完成後，影像數據通過 `readImageToBuffer` 調用從相機的緩衝區複製到本地緩衝區（字節數組）。然後將緩衝區的長度發送到串口監視器。
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1. 編譯並上傳此代碼，並檢查串口監視器上的輸出。每次按下 C 按鈕時，將捕捉一張影像，並在串口監視器上看到影像大小。
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```output
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|
Connecting to WiFi..
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|
Connected!
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|
Image captured
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|
Image read to buffer with length 9224
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|
Image captured
|
|
|
Image read to buffer with length 11272
|
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|
```
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|
不同的影像會有不同的大小。它們被壓縮為 JPEG，給定解析度的 JPEG 檔案大小取決於影像中的內容。
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> 💁 您可以在 [code-camera/wio-terminal](../../../../../4-manufacturing/lessons/2-check-fruit-from-device/code-camera/wio-terminal) 資料夾中找到此代碼。
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😀 您已成功使用 Wio Terminal 捕捉影像。
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## 可選 - 使用 SD 卡驗證相機影像
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查看相機捕捉的影像最簡單的方法是將它們寫入 Wio Terminal 中的 SD 卡，然後在您的電腦上查看。如果您有多餘的 microSD 卡以及電腦上的 microSD 卡插槽或適配器，請執行此步驟。
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Wio Terminal 僅支持最大 16GB 的 microSD 卡。如果您有更大的 SD 卡，則無法使用。
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### 任務 - 使用 SD 卡驗證相機影像
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1. 使用電腦上的相關應用程式（macOS 上的 Disk Utility、Windows 上的 File Explorer 或 Linux 上的命令行工具）將 microSD 卡格式化為 FAT32 或 exFAT。
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1. 將 microSD 卡插入電源開關下方的插槽。確保完全插入直到卡扣住並保持到位，您可能需要使用指甲或細工具推入。
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1. 在 `main.cpp` 檔案的頂部添加以下 include 語句：
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```cpp
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#include "SD/Seeed_SD.h"
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#include <Seeed_FS.h>
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```
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1. 在 `setup` 函數之前添加以下函數：
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```cpp
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void setupSDCard()
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{
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while (!SD.begin(SDCARD_SS_PIN, SDCARD_SPI))
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{
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Serial.println("SD Card Error");
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}
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|
}
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```
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此函數使用 SPI 匯流排配置 SD 卡。
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1. 在 `setup` 函數中調用此函數：
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```cpp
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|
setupSDCard();
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```
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1. 在 `buttonPressed` 函數之前添加以下代碼：
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```cpp
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int fileNum = 1;
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void saveToSDCard(byte *buffer, uint32_t length)
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{
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char buff[16];
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sprintf(buff, "%d.jpg", fileNum);
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fileNum++;
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File outFile = SD.open(buff, FILE_WRITE );
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outFile.write(buffer, length);
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outFile.close();
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Serial.print("Image written to file ");
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Serial.println(buff);
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}
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```
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這定義了一個用於檔案計數的全域變數。此變數用於影像檔案名稱，因此可以捕捉多個影像並使用遞增的檔案名稱 - `1.jpg`、`2.jpg` 等。
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然後定義了 `saveToSDCard` 函數，該函數接收一個字節數據緩衝區及其長度。使用檔案計數創建檔案名稱，並遞增檔案計數以準備下一個檔案。然後將緩衝區中的二進制數據寫入檔案。
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1. 在 `buttonPressed` 函數中調用 `saveToSDCard` 函數。此調用應位於刪除緩衝區之前：
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```cpp
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Serial.print("Image read to buffer with length ");
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Serial.println(length);
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saveToSDCard(buffer, length);
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delete(buffer);
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```
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1. 編譯並上傳此代碼，並檢查串口監視器上的輸出。每次按下 C 按鈕時，將捕捉一張影像並保存到 SD 卡。
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```output
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Connecting to WiFi..
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Connected!
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Image captured
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Image read to buffer with length 16392
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Image written to file 1.jpg
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Image captured
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Image read to buffer with length 14344
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Image written to file 2.jpg
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```
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1. 關閉 microSD 卡並通過稍微推入並釋放來彈出，卡片會彈出。您可能需要使用細工具執行此操作。將 microSD 卡插入您的電腦以查看影像。
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💁 相機的白平衡可能需要幾張圖片來進行自我調整。您會根據拍攝的圖片顏色注意到這一點，前幾張可能會顯得顏色不準。您可以通過修改程式碼，在 `setup` 函數中拍攝幾張被忽略的圖片來解決這個問題。
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