26 KiB

Raw Permalink Blame History Unescape Escape

Захоплення зображення - Wio Terminal

У цій частині уроку ви додасте камеру до вашого Wio Terminal і захопите зображення з неї.

Апаратне забезпечення

Wio Terminal потребує камери.

Камера, яку ви будете використовувати, — це ArduCam Mini 2MP Plus. Це 2-мегапіксельна камера на основі сенсора зображення OV2640. Вона передає дані через SPI-інтерфейс для захоплення зображень і використовує I2C для налаштування сенсора.

Підключення камери

ArduCam не має роз'єму Grove, натомість вона підключається до SPI та I2C шин через GPIO-піни на Wio Terminal.

Завдання - підключення камери

Підключіть камеру.

Піни на основі ArduCam потрібно підключити до GPIO-пінів на Wio Terminal. Щоб легше знайти потрібні піни, прикріпіть наклейку з GPIO-пінами, яка йде в комплекті з Wio Terminal, навколо пінів:

Використовуючи з'єднувальні дроти, зробіть наступні підключення:

Пін ArduCAM	Пін Wio Terminal	Опис
CS	24 (SPI_CS)	Вибір чіпа SPI
MOSI	19 (SPI_MOSI)	Вихід контролера SPI, вхід периферії
MISO	21 (SPI_MISO)	Вхід контролера SPI, вихід периферії
SCK	23 (SPI_SCLK)	Серійний годинник SPI
GND	6 (GND)	Земля - 0В
VCC	4 (5V)	Живлення 5В
SDA	3 (I2C1_SDA)	Серійні дані I2C
SCL	5 (I2C1_SCL)	Серійний годинник I2C

З'єднання GND і VCC забезпечують живлення 5В для ArduCam. Камера працює на 5В, на відміну від датчиків Grove, які працюють на 3В. Це живлення надходить безпосередньо від USB-C підключення, яке живить пристрій.

💁 Для SPI-з'єднання мітки пінів на ArduCam і назви пінів Wio Terminal, які використовуються в коді, все ще використовують стару систему назв. Інструкції в цьому уроці будуть використовувати нову систему назв, за винятком випадків, коли назви пінів використовуються в коді.

Тепер ви можете підключити Wio Terminal до вашого комп'ютера.

Програмування пристрою для підключення до камери

Тепер Wio Terminal можна запрограмувати для використання підключеної камери ArduCAM.

Завдання - програмування пристрою для підключення до камери

Створіть новий проект для Wio Terminal за допомогою PlatformIO. Назвіть цей проект fruit-quality-detector. Додайте код у функцію setup для налаштування серійного порту.
Додайте код для підключення до WiFi, використовуючи ваші WiFi-дані у файлі config.h. Не забудьте додати необхідні бібліотеки до файлу platformio.ini.
Бібліотека ArduCam недоступна як бібліотека Arduino, яку можна встановити через файл platformio.ini. Натомість її потрібно встановити з вихідного коду з їхньої сторінки GitHub. Ви можете отримати її, або:
- Клонуючи репозиторій з https://github.com/ArduCAM/Arduino.git
- Перейшовши до репозиторію на GitHub за адресою github.com/ArduCAM/Arduino і завантаживши код як zip-файл через кнопку Code
Вам потрібна лише папка ArduCAM з цього коду. Скопіюйте всю папку до папки lib у вашому проекті.

⚠️ Потрібно скопіювати всю папку, щоб код знаходився у lib/ArduCam. Не копіюйте лише вміст папки ArduCam до папки lib, скопіюйте всю папку.
Код бібліотеки ArduCam працює для кількох типів камер. Тип камери, яку ви хочете використовувати, налаштовується за допомогою прапорців компілятора — це дозволяє зменшити розмір бібліотеки, видаляючи код для камер, які ви не використовуєте. Щоб налаштувати бібліотеку для камери OV2640, додайте наступне до кінця файлу platformio.ini:
```
build_flags =
    -DARDUCAM_SHIELD_V2
    -DOV2640_CAM
```
Це встановлює 2 прапорці компілятора:
- ARDUCAM_SHIELD_V2 для повідомлення бібліотеці, що камера знаходиться на платі Arduino, відомій як щит.
- OV2640_CAM для повідомлення бібліотеці включити лише код для камери OV2640.

Додайте заголовковий файл до папки src, назвавши його camera.h. У цьому файлі буде код для взаємодії з камерою. Додайте наступний код до цього файлу:

#pragma once

#include <ArduCAM.h>
#include <Wire.h>

class Camera
{
public:
    Camera(int format, int image_size) : _arducam(OV2640, PIN_SPI_SS)
    {
        _format = format;
        _image_size = image_size;
    }

    bool init()
    {
        // Reset the CPLD
        _arducam.write_reg(0x07, 0x80);
        delay(100);

        _arducam.write_reg(0x07, 0x00);
        delay(100);

        // Check if the ArduCAM SPI bus is OK
        _arducam.write_reg(ARDUCHIP_TEST1, 0x55);
        if (_arducam.read_reg(ARDUCHIP_TEST1) != 0x55)
        {
            return false;
        }

        // Change MCU mode
        _arducam.set_mode(MCU2LCD_MODE);

        uint8_t vid, pid;

        // Check if the camera module type is OV2640
        _arducam.wrSensorReg8_8(0xff, 0x01);
        _arducam.rdSensorReg8_8(OV2640_CHIPID_HIGH, &vid);
        _arducam.rdSensorReg8_8(OV2640_CHIPID_LOW, &pid);
        if ((vid != 0x26) && ((pid != 0x41) || (pid != 0x42)))
        {
            return false;
        }

        _arducam.set_format(_format);
        _arducam.InitCAM();
        _arducam.OV2640_set_JPEG_size(_image_size);
        _arducam.OV2640_set_Light_Mode(Auto);
        _arducam.OV2640_set_Special_effects(Normal);
        delay(1000);

        return true;
    }

    void startCapture()
    {
        _arducam.flush_fifo();
        _arducam.clear_fifo_flag();
        _arducam.start_capture();
    }

    bool captureReady()
    {
        return _arducam.get_bit(ARDUCHIP_TRIG, CAP_DONE_MASK);
    }

    bool readImageToBuffer(byte **buffer, uint32_t &buffer_length)
    {
        if (!captureReady()) return false;

        // Get the image file length
        uint32_t length = _arducam.read_fifo_length();
        buffer_length = length;

        if (length >= MAX_FIFO_SIZE)
        {
            return false;
        }
        if (length == 0)
        {
            return false;
        }

        // create the buffer
        byte *buf = new byte[length];

        uint8_t temp = 0, temp_last = 0;
        int i = 0;
        uint32_t buffer_pos = 0;
        bool is_header = false;

        _arducam.CS_LOW();
        _arducam.set_fifo_burst();

        while (length--)
        {
            temp_last = temp;
            temp = SPI.transfer(0x00);
            //Read JPEG data from FIFO
            if ((temp == 0xD9) && (temp_last == 0xFF)) //If find the end ,break while,
            {
                buf[buffer_pos] = temp;

                buffer_pos++;
                i++;

                _arducam.CS_HIGH();
            }
            if (is_header == true)
            {
                //Write image data to buffer if not full
                if (i < 256)
                {
                    buf[buffer_pos] = temp;
                    buffer_pos++;
                    i++;
                }
                else
                {
                    _arducam.CS_HIGH();

                    i = 0;
                    buf[buffer_pos] = temp;

                    buffer_pos++;
                    i++;

                    _arducam.CS_LOW();
                    _arducam.set_fifo_burst();
                }
            }
            else if ((temp == 0xD8) & (temp_last == 0xFF))
            {
                is_header = true;

                buf[buffer_pos] = temp_last;
                buffer_pos++;
                i++;

                buf[buffer_pos] = temp;
                buffer_pos++;
                i++;
            }
        }

        _arducam.clear_fifo_flag();

        _arducam.set_format(_format);
        _arducam.InitCAM();
        _arducam.OV2640_set_JPEG_size(_image_size);

        // return the buffer
        *buffer = buf;
    }

private:
    ArduCAM _arducam;
    int _format;
    int _image_size;
};

Це низькорівневий код, який налаштовує камеру за допомогою бібліотек ArduCam і витягує зображення, коли це необхідно, використовуючи SPI-шину. Цей код дуже специфічний для ArduCam, тому вам не потрібно турбуватися про те, як він працює на даному етапі.

У main.cpp додайте наступний код під іншими include-висловами, щоб включити цей новий файл і створити екземпляр класу камери:
```
#include "camera.h"

Camera camera = Camera(JPEG, OV2640_640x480);
```
Це створює Camera, яка зберігає зображення у форматі JPEG з роздільною здатністю 640x480. Хоча підтримуються вищі роздільні здатності (до 3280x2464), класифікатор зображень працює з набагато меншими зображеннями (227x227), тому немає потреби захоплювати та надсилати більші зображення.
Додайте наступний код нижче, щоб визначити функцію для налаштування камери:
```
void setupCamera()
{
    pinMode(PIN_SPI_SS, OUTPUT);
    digitalWrite(PIN_SPI_SS, HIGH);

    Wire.begin();
    SPI.begin();

    if (!camera.init())
    {
        Serial.println("Error setting up the camera!");
    }
}
```
Функція setupCamera починає з налаштування піну вибору чіпа SPI (PIN_SPI_SS) як високого, роблячи Wio Terminal контролером SPI. Потім вона запускає шини I2C і SPI. Нарешті, вона ініціалізує клас камери, який налаштовує параметри сенсора камери та перевіряє правильність підключення.
Викличте цю функцію в кінці функції setup:
```
setupCamera();
```
Зберіть і завантажте цей код, і перевірте вихідні дані з серійного монітора. Якщо ви бачите Error setting up the camera!, перевірте проводку, щоб переконатися, що всі кабелі підключені до правильних пінів на ArduCam і правильних GPIO-пінів на Wio Terminal, а також що всі з'єднувальні дроти правильно закріплені.

Захоплення зображення

Тепер Wio Terminal можна запрограмувати для захоплення зображення при натисканні кнопки.

Завдання - захоплення зображення

Мікроконтролери виконують ваш код безперервно, тому не так просто викликати щось, наприклад, зробити фото, без реакції на датчик. Wio Terminal має кнопки, тому камеру можна налаштувати для активації однією з кнопок. Додайте наступний код до кінця функції setup, щоб налаштувати кнопку C (одну з трьох кнопок зверху, найближчу до перемикача живлення).
```
pinMode(WIO_KEY_C, INPUT_PULLUP);
```
Режим INPUT_PULLUP фактично інвертує вхід. Наприклад, зазвичай кнопка надсилає низький сигнал, коли не натиснута, і високий сигнал, коли натиснута. При налаштуванні на INPUT_PULLUP вона надсилає високий сигнал, коли не натиснута, і низький сигнал, коли натиснута.
Додайте порожню функцію для реагування на натискання кнопки перед функцією loop:
```
void buttonPressed()
{

}
```
Викличте цю функцію в методі loop, коли кнопка натиснута:
```
void loop()
{
    if (digitalRead(WIO_KEY_C) == LOW)
    {
        buttonPressed();
        delay(2000);
    }

    delay(200);
}
```
Цей ключ перевіряє, чи кнопка натиснута. Якщо вона натиснута, викликається функція buttonPressed, і цикл затримується на 2 секунди. Це дозволяє кнопці бути відпущеною, щоб довге натискання не реєструвалося двічі.

💁 Кнопка на Wio Terminal налаштована на INPUT_PULLUP, тому надсилає високий сигнал, коли не натиснута, і низький сигнал, коли натиснута.
Додайте наступний код до функції buttonPressed:
```
camera.startCapture();

while (!camera.captureReady())
    delay(100);

Serial.println("Image captured");

byte *buffer;
uint32_t length;

if (camera.readImageToBuffer(&buffer, length))
{
    Serial.print("Image read to buffer with length ");
    Serial.println(length);

    delete(buffer);
}
```
Цей код починає захоплення зображення, викликаючи startCapture. Апаратне забезпечення камери не працює, повертаючи дані, коли ви їх запитуєте, натомість ви надсилаєте інструкцію для початку захоплення, і камера працює у фоновому режимі, щоб захопити зображення, перетворити його на JPEG і зберегти в локальному буфері на самій камері. Виклик captureReady потім перевіряє, чи завершено захоплення зображення.

Після завершення захоплення дані зображення копіюються з буфера на камері в локальний буфер (масив байтів) за допомогою виклику readImageToBuffer. Довжина буфера потім надсилається до серійного монітора.
Зберіть і завантажте цей код, і перевірте вихідні дані на серійному моніторі. Кожного разу, коли ви натискаєте кнопку C, зображення буде захоплено, і ви побачите розмір зображення, надісланий до серійного монітора.
```
Connecting to WiFi..
Connected!
Image captured
Image read to buffer with length 9224
Image captured
Image read to buffer with length 11272
```
Різні зображення матимуть різні розміри. Вони стискаються як JPEG, і розмір файлу JPEG для заданої роздільної здатності залежить від того, що знаходиться на зображенні.

💁 Ви можете знайти цей код у папці code-camera/wio-terminal.

😀 Ви успішно захопили зображення за допомогою вашого Wio Terminal.

Додатково - перевірка зображень камери за допомогою SD-карти

Найпростіший спосіб побачити зображення, захоплені камерою, — це записати їх на SD-карту в Wio Terminal, а потім переглянути їх на вашому комп'ютері. Виконайте цей крок, якщо у вас є запасна microSD-карта і роз'єм для microSD-карти на вашому комп'ютері або адаптер.

Wio Terminal підтримує лише microSD-карти об'ємом до 16 ГБ. Якщо у вас є більша SD-карта, вона не працюватиме.

Завдання - перевірка зображень камери за допомогою SD-карти

Відформатуйте microSD-карту як FAT32 або exFAT, використовуючи відповідні програми на вашому комп'ютері (Disk Utility на macOS, File Explorer на Windows або командні інструменти в Linux).
Вставте microSD-карту в роз'єм трохи нижче перемикача живлення. Переконайтеся, що вона вставлена до кінця, поки не клацне і не залишиться на місці. Можливо, вам доведеться натиснути її за допомогою нігтя або тонкого інструмента.
Додайте наступні вислови include на початку файлу main.cpp:
```
#include "SD/Seeed_SD.h"
#include <Seeed_FS.h>
```
Додайте наступну функцію перед функцією setup:
```
void setupSDCard()
{
    while (!SD.begin(SDCARD_SS_PIN, SDCARD_SPI))
    {
        Serial.println("SD Card Error");
    }
}
```
Це налаштовує SD-карту за допомогою SPI-шини.
Викличте це з функції setup:
```
setupSDCard();
```
Додайте наступний код над функцією buttonPressed:
```
int fileNum = 1;

void saveToSDCard(byte *buffer, uint32_t length)
{
    char buff[16];
    sprintf(buff, "%d.jpg", fileNum);
    fileNum++;

    File outFile = SD.open(buff, FILE_WRITE );
    outFile.write(buffer, length);
    outFile.close();

    Serial.print("Image written to file ");
    Serial.println(buff);
}
```
Це визначає глобальну змінну для підрахунку файлів. Вона використовується для імен файлів зображень, щоб можна було захоплювати кілька зображень з інкрементними іменами файлів — 1.jpg, 2.jpg і так далі.

Потім визначається функція saveToSDCard, яка приймає буфер даних байтів і довжину буфера. Ім'я файлу створюється за допомогою підрахунку файлів, і підрахунок файлів збільшується, готуючись до наступного файлу. Двійкові дані з буфера потім записуються у файл.
Викличте функцію saveToSDCard з функції buttonPressed. Виклик має бути перед видаленням буфера:
```
Serial.print("Image read to buffer with length ");
Serial.println(length);

saveToSDCard(buffer, length);

delete(buffer);
```
Зберіть і завантажте цей код, і перевірте вихідні дані на серійному моніторі. Кожного разу, коли ви натискаєте кнопку C, зображення буде захоплено і збережено на SD-карту.
```
Connecting to WiFi..
Connected!
Image captured
Image read to buffer with length 16392
Image written to file 1.jpg
Image captured
Image read to buffer with length 14344
Image written to file 2.jpg
```
Вимкніть живлення microSD-карти і витягніть її, трохи натиснувши і відпустивши, і вона вискочить. Можливо, вам доведеться використовувати тонкий інструмент для цього. Підключіть microSD-карту до вашого комп'ютера, щоб переглянути зображення.

💁 Може знадобитися кілька зображень, щоб баланс білого камери налаштувався. Ви помітите це за кольором захоплених зображень, перші кілька можуть виглядати з неправильним кольором. Ви завжди можете обійти це, змінивши код для захоплення кількох зображень, які ігноруються у функції setup.

Відмова від відповідальності:
Цей документ був перекладений за допомогою сервісу автоматичного перекладу Co-op Translator. Хоча ми прагнемо до точності, будь ласка, майте на увазі, що автоматичні переклади можуть містити помилки або неточності. Оригінальний документ на його рідній мові слід вважати авторитетним джерелом. Для критичної інформації рекомендується професійний людський переклад. Ми не несемо відповідальності за будь-які непорозуміння або неправильні тлумачення, що виникають внаслідок використання цього перекладу.

26 KiB Raw Permalink Blame History Unescape Escape