一、簡介：

????????本文利用STM32F407單片機(jī)、OV2640攝像機(jī)模塊以及ESP8266 WIFI模塊，并基于C#編寫的TCP上位機(jī)服務(wù)，來實現(xiàn)圖像的無線傳輸。

????????本文受啟發(fā)于博客：ESP8266+STM32F407+OV7670實現(xiàn)圖片傳輸，在此感謝該文作者。與該文不同的是，本文采用的攝像機(jī)模塊是0V2640，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是壓縮之后的jpeg格式的圖像數(shù)據(jù)，而不是像上文博主那樣，將RGB565數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。此外，本文存在和上文博主同樣的問題，即采用串口傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸速率過低，實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)3秒左右才能夠傳出一幀320*240的圖片。本文接下來對整個圖傳功能中使用到的模塊一一進(jìn)行詳細(xì)介紹。

二、DCMI+OV2640攝像頭

? ? ? ? 在整個圖傳項目中，使用到的最核心的模塊就是OV2640模塊，?關(guān)于該模塊的介紹以及詳細(xì)的驅(qū)動，可以參考文章：STM32F4驅(qū)動OV2640攝像頭，該文詳細(xì)介紹了OV2640模塊、DMCI接口及整個OV2640的驅(qū)動。此處進(jìn)行簡要介紹：

? ? ? ? STM32F4驅(qū)動OV2640采用的是DCMI接口及DMA直接存儲器訪問，對于DMA的相關(guān)介紹可以參考文章：STM32:DMA。整個驅(qū)動流程是：STM32單片機(jī)通過DCMI接口，獲取OV2640攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù)，并通過提前配置好的DMA數(shù)據(jù)流，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD或內(nèi)部數(shù)組。如下圖所示，是通過DMA配置，將DCMI采集到的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD顯示屏的效果：

? ? ? ? 關(guān)于LCD顯示屏的介紹及詳細(xì)驅(qū)動，可以參考博文：??STM32: LCD顯示。這樣，首先通過OV2640及LCD屏幕，將攝像頭模塊采集到的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。

?????????該部分的源碼：?OV2640驅(qū)動，雖然我們將OV2640采集到的圖像成功顯示在了LCD屏幕之上，但是，我們最終的目的是將圖像數(shù)據(jù)利用ESP8266模塊通過WIFI傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或網(wǎng)頁中，因此，我們還需要ESP8266模塊。

三、ESP8266

?????????ESP8266是比較常見的WIFI模塊，該模塊有三種不同的工作模式，即softAP 模式，station 模式，softAP + station 共存模式。（SoftAP：即無線接入點，是一個無線網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點，通常使用的無線路由器就是一個無線接入點；Station：即無線終端，是一個無線網(wǎng)絡(luò)的終端端。）

????????本文我們將ESP8266作為客戶端，并將其傳輸模式設(shè)置為透傳，讓其連接位于電腦的TCP上位機(jī)服務(wù)器，然后將OV2640采集的圖像數(shù)據(jù)通過單片機(jī)傳輸給ESP8266模塊，并采用WIFI發(fā)送給上位機(jī)。ESP8266的配置過程如下：

• AT+RESTORE? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? #恢復(fù)出廠設(shè)置
• AT+CWMODE=1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? #設(shè)置ESP8266工作模式為STA
• AT+RST? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? #復(fù)位
• AT+CWJAP="路由器賬號","密碼"? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?#連接路由器
• AT+CIPMODE=1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? #設(shè)置透傳模式
• AT+CIPSTART="TCP","192.168.6.117",8266 ? ? ?#連接TCP服務(wù)器（上位機(jī)）
• AT+CIPSEND? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?#開啟透傳

? ? ? ? 此處要注意，本文的ESP8266是通過AT指令進(jìn)行配置的，因此要保證ESP8266已經(jīng)燒錄了AT固件庫，一般網(wǎng)上買的ESP8266模塊默認(rèn)會燒錄AT固件庫，如若沒有，可以自行進(jìn)行燒錄。

四、工作原理

? ? ? ? 基本的模塊介紹已經(jīng)完成，通過模塊介紹，我們也可以發(fā)現(xiàn)，無線圖傳模塊的工作原理是：首先我們利用STM32和OV2640模塊，采集圖像數(shù)據(jù)，然后，我們配置好ESP8266，讓其連接上位機(jī)服務(wù)器，然后，我們通過串口，將STM32采集到的圖像數(shù)據(jù)傳輸給ESP8266，由于ESP8266配置的是透傳模式，因此其會將STM32通過串口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)原封不動的通過WIFI發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)在將這些圖像數(shù)據(jù)解析為圖像顯示出來就可以了，如下圖所示：

? ? ? ? ?上文中，我們介紹OV2640模塊時，將圖像顯示在LCD屏幕上，但是，我們真正的目的，是將數(shù)據(jù)通過ESP8266模塊傳輸給上位機(jī)。其實這兩者本質(zhì)上是一樣的，一個是將數(shù)據(jù)通過DMA傳輸給LCD屏幕，而另外一個則是將數(shù)據(jù)傳輸給串口（因為ESP8266和STM32是通過串口連接的）。

核心傳輸代碼如下：

//處理JPEG數(shù)據(jù)
//當(dāng)采集完一幀JPEG數(shù)據(jù)后,調(diào)用此函數(shù),切換JPEG BUF.開始下一幀采集.
void jpeg_data_process(void)
{
	if(ov2640_mode)//只有在JPEG格式下,才需要做處理.
	{
		if(jpeg_data_ok==0)	//jpeg數(shù)據(jù)還未采集完?
		{	
			DMA_Cmd(DMA2_Stream1, DISABLE);//停止當(dāng)前傳輸 
			while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream1) != DISABLE){}// 等待DMA2_Stream1可配置  
			jpeg_data_len=jpeg_buf_size-DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream1);// 得到此次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L度
      
			jpeg_data_ok = 1;    // 數(shù)據(jù)已經(jīng)采集完成，等待被處理
		}
		if(jpeg_data_ok==2)	//上一次的jpeg數(shù)據(jù)已經(jīng)被處理了
		{			
			DMA2_Stream1->NDTR=jpeg_buf_size;	
			DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream1,jpeg_buf_size);//傳輸長度為jpeg_buf_size*4字節(jié)
			DMA_Cmd(DMA2_Stream1, ENABLE); //重新傳輸
			jpeg_data_ok=0;						//標(biāo)記數(shù)據(jù)未采集
		}
	}
} 

//jpeg模式
void jpeg_test(void)
{ 
  u32 i,jpgstart,jpglen;
  u8 headok=0;	
	u8 *p;
	u8 effect=0,saturation=2,contrast=2;
	u8 size=3;		  
	u8 msgbuf[15];	//消息緩存區(qū) 
	
	//uart4初始化
	LTE_uart3_init(115200);
	LCD_Clear(WHITE);
    POINT_COLOR=RED; 
	LCD_DisplayString(30,60,24,"ALIENTEK STM32F4");
	LCD_DisplayString(30,90,24,"OV2640 JPEG Mode");
	
    OV2640_JPEG_Mode(); // JPEG模式
	
	My_DCMI_Init();			//DCMI配置
	DCMI_DMA_Init((u32)&jpeg_buf,jpeg_buf_size,DMA_MemoryDataSize_Word,DMA_MemoryInc_Enable);//DCMI配置 輸出到數(shù)組
 	OV2640_OutSize_Set(jpeg_img_size_tbl[size][0], jpeg_img_size_tbl[size][1]); 
	DCMI_Start(); 		//啟動傳輸  
	delay_ms(500);
	while(1)
	{
		  if(jpeg_data_ok==1)  // 已經(jīng)采集完成一幀圖像，開始處理數(shù)據(jù)
		  {
					p=(u8*)jpeg_buf; 
					LCD_DisplayString(30,150,24,"Sending JPEG data...");
                    jpglen=0;	//設(shè)置jpg文件大小為0
					headok=0;	//清除jpg頭標(biāo)記				
		  for(i=0; i<jpeg_data_len*4; i++)
          {
						//查找OXFF,OXD8和0XFF,0XD9，獲取jpg文件大小
						if((p[i]==0XFF)&&(p[i+1]==0XD8)){ 
							  jpgstart=i;
							  headok=1;	//標(biāo)記找到j(luò)pg頭(FF D8)
						}
						if((p[i]==0XFF)&&(p[i+1]==0XD9)&&headok)//找到頭以后,再找FF D9
						{
							  jpglen=i-jpgstart+2;
								break;
						}
          } 
					
					if(jpglen) // 正常的jpeg數(shù)據(jù)
					{
						 p+=jpgstart;
						 for(i=0;i<jpglen;i++)	//發(fā)送整個jpg文件
						 {
								while(USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_TC) == RESET);	//循環(huán)發(fā)送,直到發(fā)送完畢  		
                                USART_SendData(USART3, p[i]); 
						 }

					}
					jpeg_data_ok = 2;	//標(biāo)記jpeg數(shù)據(jù)處理完了,可以讓DMA去采集下一幀了.
					delay_ms(2000);
	   	}
	}
}

? ? ? ? 上述核心代碼其實是兩個函數(shù)，函數(shù)jpeg_data_process()在幀中斷中被調(diào)用，也就是說，每次采集完一幀圖像，該函數(shù)都會被調(diào)用。在該函數(shù)中，主要是修改標(biāo)志jpeg_data_ok 為1，以便另外一個函數(shù)jpeg_test()可以對這一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所謂的處理在此處其實就是將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給ESP8266，ESP8266模塊會將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，并由上位機(jī)解析然后顯示。

五、TCP服務(wù)上位機(jī)

? ? ? ? ESP8266在拿到STM32通過串口傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)之后，會將其發(fā)送給上位機(jī)，那么ESP8266和上位機(jī)之間是如何通訊的呢？是通過TCP/IP協(xié)議。

? ? ? ? 本文使用C#語言，基于TCP/IP協(xié)議，寫了一個簡單的上位機(jī)服務(wù)，該服務(wù)接受ESP8266的連接，并將其發(fā)送過來的數(shù)據(jù)編碼為圖像進(jìn)行顯示。由于軟件寫的很簡單，因此很多功能并沒有進(jìn)行擴(kuò)充實現(xiàn)，如其只支持一個設(shè)備的圖傳，后續(xù)可以進(jìn)行升級改進(jìn)。軟件界面如下所示：

? ? ? ? 該軟件的實現(xiàn)思路非常簡單，因此其功能也比較粗狂，bug較多。

? ? ? ? 軟件整體包含兩條主要的線程以及一個數(shù)據(jù)緩沖容器（生產(chǎn)者消費者模式）。在服務(wù)器啟動之后，軟件開啟監(jiān)聽服務(wù)，監(jiān)聽ESP8266的連接請求，并開啟一個消費線程，用于從緩沖容器中獲取圖像數(shù)據(jù)（此時應(yīng)該沒有數(shù)據(jù)），在服務(wù)與ESP8266建立連接之后，就開始接收來自ESP8266的圖像數(shù)據(jù)，此時，創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)生產(chǎn)線程，將服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)存放到緩沖容器中，這樣，這兩個線程一個專門負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)放到緩沖容器中，一個專門負(fù)責(zé)從緩沖容器中獲取數(shù)據(jù)并將其解碼為圖像在界面顯示。

上位機(jī)核心代碼：

        /// <summary>
        /// 接收客戶端發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，并放到緩沖容器中。
        /// </summary>
        /// <param name="proxsocket"></param>
        public void ReceiveClientMessage(object socket)
        {
            int imageCount = 0;
            //服務(wù)器端與客戶端之間用于通訊的socket
            Socket proxSocket = socket as Socket;

            //開辟用來存儲客戶端發(fā)送來的數(shù)據(jù)的控件
            byte[] dataClient = new byte[640 * 240];
            proxSocket.ReceiveTimeout = 1000 * 300;   // 設(shè)置接收數(shù)據(jù)時的阻塞時間為15秒鐘
            //接收客戶端數(shù)據(jù)
            while (serverStart)    
            {
                StringBuilder imageData = new StringBuilder();
                try
                {
                    while (imageCount < 5)
                    {
                        int countRev = proxSocket.Receive(dataClient, 0, dataClient.Length, SocketFlags.None);
                        string revDate = StringUtils.ToHexStrFromByte(dataClient, countRev);
                        if (revDate.Length>0)
                        {
                            imageData.Append(revDate);
                            imageCount++;
                            AppendToMessage(revDate);
                        }
                    }
                    jpegQueue.Add(imageData.ToString());
                    imageCount = 0;
                }
                catch (SocketException e)
                {
                    if (e.ErrorCode == 10060)
                    {
                        continue;
                    }
                    else
                    {
                        //客戶端非正常退出。
                        AppendToMessage(string.Format("客戶端：{0}非正常退出。", proxSocket.RemoteEndPoint.ToString()));
                        return; //線程終結(jié)
                    }
                }

            }
        }

        /// <summary>
        /// 從容器中獲取圖形數(shù)據(jù)，并解析為圖像顯示
        /// </summary>
        private void createImg()
        {
            string imgData = "";
            while (serverStart)
            {
                string imgListData = jpegQueue.Take();
                imgData = imgData + imgListData;
                while (imgData.IndexOf("FF D8")!=-1)
                {
                    int startIndex = imgData.IndexOf("FF D8");
                    int endIndex = imgData.IndexOf("FF D9");
                    if (endIndex != -1)
                    {
                        string jpeg = imgData.Substring(startIndex,endIndex+5-startIndex);
                        imgData = imgData.Substring(endIndex+5);
                        Bitmap imageBitmap = StringUtils.GetJpegImage(jpeg.Replace(" ", ""));
                        if (imageBitmap != null)
                        {
                            Image img = Image.FromHbitmap(imageBitmap.GetHbitmap());
                            if (this.JpgImage.InvokeRequired)
                            {
                                JpgImage.Invoke(new Action<Image>(s =>
                                {
                                    JpgImage.Image = s;
                                }), img);
                            }
                            else
                            {
                                this.JpgImage.Image = img;
                            }
                        }
                        else
                        {
                            continue;
                        }
                    }
                    else
                    {
                        break;
                    }

                }
            }
        }

? ? ? ? 圖像數(shù)據(jù)的解析也非常簡單，根據(jù)JPEG圖像的特點，其開頭為FFD8，結(jié)尾為FFD9，我們通過查找這兩個標(biāo)志位，其中間的數(shù)據(jù)就是整幀的圖像數(shù)據(jù)，我們將其這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化位Bitmap位圖進(jìn)行顯示就可以了。顯示效果如下圖：

? ? ? ? ?上圖中可以看出，OV2640采集到的圖像數(shù)據(jù)，最終經(jīng)過ESP8266發(fā)送到了上位機(jī)，并成功顯示出來，只是受限于串口速率，大概3秒才會傳輸完一幀數(shù)據(jù)，在實際使用時，也可以發(fā)現(xiàn)，上位機(jī)數(shù)據(jù)緩沖容器時常都是空的，數(shù)據(jù)生產(chǎn)線程受限于串口速率，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)的消耗，表現(xiàn)出來就是幾秒才會刷新一幀數(shù)據(jù)。

六、結(jié)束：

? ? ? ? 本文主要基于STM32、OV2640以及ESP8266完成圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸，本文受啟發(fā)并參考了博文：ESP8266+STM32F407+OV7670實現(xiàn)圖片傳輸，在此對該文作者表示深深的感謝。

? ? ? ? 本文下位機(jī)圖像數(shù)據(jù)采集以及上位機(jī)圖像數(shù)據(jù)解析源碼如下：

無線圖傳下位機(jī)源碼：https://download.csdn.net/download/sssxlxwbwz/85251144

無線圖傳上位機(jī)源碼：?https://download.csdn.net/download/sssxlxwbwz/85251105

????????文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-801644.html

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