Arducam Shield Mini 5MP Plus
1. Введение
Arducam Shield Mini 5MP Plus — обновлённая версия камеры, пришедшая на смену ArduCAM-M-5MP. Это универсальная SPI-камера высокой чёткости на 5 Мп, которая упрощает интерфейс управления камерой. На плате установлен КМОП-сенсор OV5642 на 5 Мп; модуль компактный, с простым аппаратным интерфейсом и открытой библиотекой исходного кода. Камеру можно использовать с любой платформой, где есть интерфейсы SPI и I2C: Arduino, Raspberry Pi, Maple, Chipkit, BeagleBone Black. Со стандартными платами Arduino она стыкуется без доработок. Arducam Mini позволяет добавить интерфейс камеры к недорогим микроконтроллерам, у которых его нет, а также подключить несколько камер к одному микроконтроллеру.
2. Особенности
- Сенсор OV5642 на 5 Мп
- Держатель объектива с креплением M12 или CS, объективы сменные
- Чувствительность к ИК при подходящем объективе
- Интерфейс I2C для настройки сенсора
- Интерфейс SPI для команд камеры и потока данных
- Все порты ввода-вывода допускают уровни 5 В и 3,3 В
- Сжатие JPEG, одиночная и многокадровая съёмка, однократная съёмка с многократным чтением, пакетное чтение (burst), режим пониженного энергопотребления и др.
- Подходит к стандартным платам Arduino
- Открытая библиотека исходного кода для Arduino, STM32, Chipkit, Raspberry Pi, BeagleBone Black
- Компактные размеры
3. Основные характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Потребление | в обычном режиме 5 В / 300 мА, в режиме пониженного энергопотребления 5 В / 20 мА |
| Активная область | 2592 × 1944 |
| Частота SPI | 8 МГц |
| Оптический формат объектива | 1/4" |
| Буфер кадров | 8 МБ |
| Разрешения | 5 Мп, 1080p, 720p, VGA, QVGA |
| Форматы | YUV, JPEG |
| Размеры | 34 × 24 мм |
| Масса | 30 г |
| Рабочая температура | −10…+55 °C |
4. Назначение выводов
| № вывода | Название | Тип | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | CS | Вход | Выбор ведомого SPI (chip select) |
| 2 | MOSI | Вход | Выход ведущего / вход ведомого SPI |
| 3 | MISO | Выход | Вход ведущего / выход ведомого SPI |
| 4 | SCLK | Вход | Тактовый сигнал SPI |
| 5 | GND | Земля | Земля питания |
| 6 | VCC | Питание | Питание 3,3–5 В |
| 7 | SDA | Двунаправленный | Данные двухпроводного последовательного интерфейса (ввод/вывод) |
| 8 | SCL | Вход | Тактовый сигнал двухпроводного последовательного интерфейса |
5. Функции
5.1. Режим одиночной съёмки
Одиночная съёмка — режим камеры по умолчанию. После команды съёмки по SPI камера Arducam ждёт новый кадр, целиком записывает его в буфер кадров и устанавливает в регистре флаг завершения. Чтобы узнать, закончена ли съёмка, достаточно опрашивать этот флаг.
5.2. Режим многокадровой съёмки
Многокадровая съёмка — расширенный режим. Задайте число кадров в регистре съёмки, и после команды съёмки Arducam снимет несколько кадров подряд.
5.3. Режим записи короткого видео
Запись короткого видео — расширенный режим съёмки. Задайте максимальное число кадров в соответствующем регистре, и Arducam будет снимать кадры непрерывно, пока не заполнится буфер кадров объёмом 8 МБ.
5.4. Сжатие JPEG
Сжатие JPEG выполняет сам сенсор. Задав нужные настройки в его регистрах, можно получать поток изображений JPEG в разных разрешениях.
5.5. Обычное и пакетное чтение
При обычном чтении каждое значение данных изображения считывается отдельной командой чтения за один цикл SPI. При пакетном (burst) чтении команда чтения отправляется один раз, после чего за один цикл SPI считывается много значений подряд. Для большей пропускной способности рекомендуется пакетное чтение.
5.6. Повторное чтение
Иногда один и тот же кадр нужно прочитать несколько раз для обработки — для этого предусмотрено повторное чтение (rewind). Сбросьте указатель чтения на начало данных изображения, и кадр можно будет прочитать с начала ещё раз.
5.7. Режим пониженного энергопотребления
Устройствам с батарейным питанием нужно экономить энергию в режиме простоя. Для этого у Arducam есть режим пониженного энергопотребления: он отключает сенсор и схемы памяти.
5.8. Управление сенсором
Функции управления изображением реализованы в самом сенсоре. С помощью набора регистровых настроек можно управлять экспозицией, балансом белого, яркостью, контрастом, насыщенностью цвета и др.
6. Подключение
6.1. Подключение одной камеры
Типовое подключение шилда Arducam к Arduino и другим платформам показано на рис. 1, а подключение к плате Arduino UNO R3 — на рис. 2.
6.2. Подключение нескольких камер
Подключение нескольких шилдов Arducam к Arduino и другим платформам показано на рис. 3, а подключение нескольких камер к плате Arduino UNO R3 — на рис. 4.
7. Интерфейс I2C
Интерфейс I2C подключён напрямую к сенсору OV5642. Перед работой сенсор нужно правильно инициализировать, иначе он ничего не выдаёт. Адрес OV5642 как ведомого устройства I2C — 0 × 78 для записи и 0 × 79 для чтения. Через ведущее устройство I2C можно читать и записывать все регистры сенсора OV5642; подробнее о регистрах — в даташите OV5642. На рис. 5 показана запись значения 0 × 80 в регистр OV5642 0 × 3008, на рис. 6 — чтение значения 0 × 56 из регистра OV5642 0 × 300A.
8. Ведомый интерфейс SPI
Ведомый интерфейс SPI в Arducam работает только в режиме SPI 0: POL = 0, PHA = 0. Максимальная частота SCLK — 8 МГц, превышать её нельзя. Обмен по SPI состоит из фазы команды и фазы данных переменной длины. Сигнал выбора микросхемы (CS) должен оставаться активным весь цикл чтения или записи по SPI. Подробные временные диаграммы SPI — в разделе об ArduChip.
9. Варианты объективов
Arducam Shield Mini 5MP Plus по умолчанию поставляется с объективом LS-27227 (крепление M12). Другие варианты — в разделе объективов.
Для камер Arducam подобраны четыре набора объективов — подробности на страницах LK001, LK002, LK003 и LK004.