RT1050 FlexIO 采集 OV7670 摄像头数据并 TFT LCD 显示实操指南

MIMXRT1050 凭借高性能 Cortex-M7 内核与灵活的 FlexIO 外设，可实现对 OV7670 并口摄像头数据的采集与 TFT LCD 实时显示。本文基于 MIMXRT1050-EVKB 开发板，详解 FlexIO 采集 OV7670 数据、SPI 驱动 ILI9321 TFT LCD 的完整实现方案，包含硬件接线改造、核心软件适配（针对 RT1050 FlexIO 特性的代码修改）、LCD 单独测试方法，提供可直接复用的配置与源码思路，适配 240×320 分辨率的实时图像显示需求。

资料获取：RT1050 FlexIO采集OV7670摄像头数据TFTLCD显示

1. 核心方案与软硬件环境

1.1 方案整体逻辑

采用 “FlexIO 采集 + DMA 搬运 + SPI 显示” 架构，核心流程：

1. OV7670 摄像头输出 8 位并行图像数据、像素时钟（PCLK）、行同步（HS）、帧同步（VS）信号；
2. RT1050 的 FlexIO 外设模拟并行接口，捕获摄像头数据，通过 DMA 直接搬运至内存缓冲区，避免 CPU 占用；
3. 内存中的图像数据（RGB565 格式）通过 SPI 接口传输至 ILI9321 TFT LCD，实现实时显示。

1.2 关键差异说明

NXP 官方应用笔记 AN12686 基于 RT1010（8 个 FlexIO shifter）开发，而 RT1050 仅支持 4 个 FlexIO shifter，因此需针对性修改DMA 配置与FlexIO 数据捕获逻辑，才能适配 4 shifter 硬件限制，这是本方案的核心适配点。

3. 软硬件清单

（1）硬件组件

（2）软件环境

• 开发 IDE：MCUXpresso IDE（或 IAR/Keil）；
• 底层驱动：NXP MCUXpresso SDK（适配 RT1050）；
• 辅助工具：LVGL 在线图像转换工具（将图片转为 RGB565 数组）。

2. 硬件配置：接线与开发板改造

硬件部分核心是FlexIO 引脚分配（避开板载冲突）、OV7670 与 RT1050 接线、TFT LCD 与 SPI 接口连接，需先完成开发板引脚改造，再按定义接线。

2.1 开发板改造（关键步骤）

为减少信号干扰，需移除 MIMXRT1050-EVKB 板上的 3 个电阻与 1 个二极管，具体为：R323、R316、R309、D6，直接物理拔除即可，无需额外焊接。

2.2 OV7670 与 RT1050 接线定义

OV7670 的 8 位数据引脚、控制引脚均连接至 RT1050 的 FlexIO2 外设引脚，SCCB 配置接口（I2C）连接至 I2C1，具体接线如下：

2.3 TFT LCD 与 RT1050 SPI 接线

ILI9321 LCD 采用 SPI 接口通信，仅使用显示功能（触摸功能未启用），接线如下：

3. 软件配置：核心代码适配与实现

软件部分按 “LCD 单独测试→OV7670 配置→FlexIO+DMA 采集→SPI 显示” 的顺序开发，核心适配 RT1050 的 4 shifter FlexIO 特性。

3.1 LCD 单独测试（验证 SPI 驱动）

先通过固定图片验证 LCD 显示功能，避免后续集成时定位问题，步骤如下：

（1）图片转 RGB565 数组

1. 准备一张 240×320 分辨率的图片，通过 LVGL 在线转换工具（https://lvgl.io/tools/imageconverter）转换；
2. 转换格式选择 “CF_RGB565”，生成 C 语言数组（自动去除 Alpha 通道冗余字节），保存为horsepic.h头文件。

（2）LCD 初始化与图片显示代码

#include "ILI9321.h"
#include "horsepic.h"

// RGB888转RGB565（若转换工具未处理，需手动转换）
void convert8to16(void) {
    uint32_t i;
    for (i = 0; i < OV7670_FRAME_BYTES/3; i++) {
        horse16[i] = ((horse8[i*3] & 0xF8) << 8) | ((horse8[i*3+1] & 0xFC) << 3) | ((horse8[i*3+2] & 0xF8) >> 3);
    }
}

// 显示图片
int main(void) {
    // 初始化SPI与LCD
    ILI9321_Init();
    // 转换图片格式（若已为RGB565可省略）
    convert8to16();
    // 在LCD全屏显示图片（x1,y1,x2,y2, 图像数组）
    ILI9321_FillPic(0, 0, OV7670_FRAME_WIDTH-1, OV7670_FRAME_HEIGHT-1, (uint16_t *)horse16);
    
    while(1);
    return 0;
}

• 若 LCD 正常显示图片，说明 SPI 驱动与接线无误。

3.2 OV7670 配置（SCCB 接口）

通过 I2C1 模拟 SCCB 接口，配置 OV7670 的图像格式、分辨率、帧率等参数，核心配置为：

• 图像格式：RGB565（16 位色，适配 LCD）；
• 分辨率：240×320（与 LCD 一致）；
• 像素时钟：由 RT1050 FlexIO 提供（XCLK 引脚）。

核心配置代码（基于 SDK I2C 驱动）：

#define OV7670_ADDR 0x21 // OV7670 SCCB地址

// 向OV7670寄存器写值
void OV7670_WriteReg(uint8_t reg, uint8_t val) {
    I2C_MasterStart(I2C1, OV7670_ADDR, kI2C_Write);
    I2C_MasterWrite(I2C1, reg);
    I2C_MasterWrite(I2C1, val);
    I2C_MasterStop(I2C1);
}

// OV7670初始化（配置RGB565格式与240×320分辨率）
void OV7670_Init(void) {
    OV7670_WriteReg(0x12, 0x04); // 复位摄像头
    delay_ms(10);
    OV7670_WriteReg(0x11, 0x00); // 帧率控制
    OV7670_WriteReg(0x3A, 0x05); // 选择RGB565格式
    // 其他分辨率配置寄存器（参考OV7670 datasheet）
    OV7670_WriteReg(0x17, 0x22);
    OV7670_WriteReg(0x18, 0x04);
}

3.3 FlexIO+DMA 采集配置（核心适配）

针对 RT1050 的 4 个 FlexIO shifter，修改 FlexIO 设备结构体与 DMA 传输参数，实现 8 位数据的正确捕获。

（1）FlexIO 设备结构体配置

// FlexIO摄像头设备配置（4 shifter适配）
static FLEXIO_CAMERA_Type s_FlexioCameraDevice = {
    .flexioBase = BOARD_CAMERA_FLEXIO_INST, // FlexIO2实例
    .shifterStartIdx = 0U, // 起始shifter索引
    .shifterCount = 4U, // RT1050仅支持4个shifter
    .datPinStartIdx = BOARD_CAMERA_FLEXIO_DATA_PIN_START_INDEX, // 数据引脚起始索引
    .pclkPinIdx = BOARD_CAMERA_FLEXIO_PCLK_PIN_INDEX, // PCLK引脚索引
    .hrefPinIdx = BOARD_CAMERA_FLEXIO_HREF_PIN_INDEX, // HS引脚索引
    .timerIdx = 0U, // 定时器索引
};

（2）DMA 配置（关键修改）

通过 DMA 将 FlexIO 捕获的数据直接搬运至内存缓冲区，核心修改传输大小与地址偏移，适配 4 shifter 的数据拼接逻辑：

#define DMA_TRSF_SIZE 8U // 每次传输8字节（适配4 shifter）
#define DMA_MINOR_LOOP_SIZE 8U // 次要循环大小
#define OV7670_FRAME_BYTES (240*320*2) // 一帧图像字节数（RGB565）
uint8_t g_FlexioCameraFrameBuffer[OV7670_FRAME_BYTES]; // 图像缓冲区

static void configDMA(void) {
    uint32_t soff, smod = 0u, size = 0u;
    // 计算size = log2(DMA_TRSF_SIZE)，用于DMA ATTR配置
    while((1u << size) < DMA_TRSF_SIZE) size++;
    // 配置源地址偏移（根据传输大小调整）
    if(DMA_TRSF_SIZE == DMA_MINOR_LOOP_SIZE) {
        soff = 0u;
    } else {
        soff = DMA_TRSF_SIZE;
    }
    // 计算smod = log2(DMA_MINOR_LOOP_SIZE)
    while((1u << smod) < DMA_MINOR_LOOP_SIZE) smod++;
    
    // 配置DMA TCD（传输控制描述符）
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].SADDR = FLEXIO_CAMERA_GetRxBufferAddress(&s_FlexioCameraDevice);
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].SOFF = soff; // 源地址偏移
    // 配置数据大小与模式（源/目的数据宽度一致）
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].ATTR = DMA_ATTR_SMOD(smod) | 
                                             DMA_ATTR_SSIZE(size) | 
                                             DMA_ATTR_DMOD(0u) | 
                                             DMA_ATTR_DSIZE(size);
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].NBYTES_MLNO = 16; // 每次传输16字节
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].SLAST = 0u; // 源地址最后偏移
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].DADDR = (uint32_t)g_FlexioCameraFrameBuffer; // 目的地址（图像缓冲区）
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].DOFF = 8; // 目的地址偏移
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].CITER_ELINKNO = DMA_MAJOR_LOOP_SIZE; // 主要循环次数
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].DLAST_SGA = -OV7670_FRAME_BYTES; // 传输完成后目的地址复位
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].CSR = DMA_CSR_DREQ_MASK; // 启用DMA请求
    DMA0->TCD[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN].BITER_ELINKNO = DMA_MAJOR_LOOP_SIZE;
    
    // 配置DMAMUX，关联FlexIO DMA请求源
    DMAMUX->CHCFG[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN] = (DMAMUX->CHCFG[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN] & (~DMAMUX_CHCFG_SOURCE_MASK)) |
                                           DMAMUX_CHCFG_SOURCE(FLEXIO_CAMERA_DMA_MUX_SRC);
    DMAMUX->CHCFG[FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN] |= DMAMUX_CHCFG_ENBL_MASK; // 启用DMAMUX通道
}

3.4 整体集成与显示

完成各模块配置后，集成采集与显示逻辑，实现 “采集一帧→显示一帧” 的实时流程：

int main(void) {
    // 初始化硬件
    BOARD_InitPins();
    BOARD_InitClocks();
    I2C1_Init();
    SPI3_Init();
    DMA_Init();
    
    // 初始化外设
    OV7670_Init();
    ILI9321_Init();
    FLEXIO_CAMERA_Init(&s_FlexioCameraDevice);
    configDMA();
    
    // 启用FlexIO采集与DMA传输
    FLEXIO_CAMERA_Enable(&s_FlexioCameraDevice, true);
    DMA_EnableChannel(DMA0, FLEXIO_CAMERA_DMA_CHN);
    
    while(1) {
        // 等待一帧数据采集完成（通过VS信号或DMA完成中断判断）
        if(FLEXIO_CAMERA_IsFrameDone(&s_FlexioCameraDevice)) {
            // 显示一帧图像（缓冲区数据→LCD）
            ILI9321_FillPic(0, 0, 239, 319, (uint16_t *)g_FlexioCameraFrameBuffer);
            // 清除帧完成标志
            FLEXIO_CAMERA_ClearFrameDone(&s_FlexioCameraDevice);
        }
    }
    return 0;
}

4. 常见问题排查与避坑指南

4.1 LCD 无显示，SPI 通信异常

• 原因 1：DC 引脚（数据 / 命令选择）接线错误，导致 LCD 无法区分命令与数据；
• 原因 2：CS1 片选引脚未拉低，LCD 未被选中；
• 解决：重新核对 SPI 接线（CLK/MOSI/DC/CS1），确保初始化时拉低 CS1，发送命令时拉低 DC，发送数据时拉高 DC。

4.2 采集到的数据乱码，图像花屏

• 原因 1：FlexIO shifter 数量配置错误（按 RT1010 的 8 shifter 配置，未改为 4）；
• 原因 2：DMA 传输大小（NBYTES_MLNO）与 shifter 数量不匹配；
• 原因 3：OV7670 图像格式配置错误（非 RGB565）；
• 解决：确认shifterCount=4U，DMA 传输参数与 4 shifter 适配，重新检查 OV7670 的 0x3A 寄存器（配置为 0x05，RGB565）。

4.3 开发板发热，信号干扰严重

• 原因：未移除板载 R323、R316、R309 电阻与 D6 二极管，导致信号冲突；
• 解决：按要求完成开发板硬件改造，重新焊接或拔除冲突元件。

4.4 DMA 传输完成但缓冲区无数据

• 原因 1：DMAMUX 通道未关联正确的 FlexIO DMA 请求源；
• 原因 2：FlexIO 的 PCLK 触发边沿配置错误（未与 OV7670 的 PCLK 同步）；
• 解决：核对DMAMUX_CHCFG_SOURCE参数为 FlexIO2 的 DMA 请求源，调整 FlexIO 捕获的 PCLK 触发边沿（上升沿 / 下降沿）。

RT1050 通过 FlexIO+DMA 实现 OV7670 数据采集与 TFT LCD 显示的核心，是适配 4 shifter 的硬件限制，关键修改点为 FlexIO 设备结构体与 DMA 传输参数。整个方案的实现流程可概括为：

1. 硬件改造→接线→LCD 单独测试（验证 SPI 驱动）；
2. OV7670 配置（SCCB 接口）→FlexIO+DMA 采集配置；
3. 集成采集与显示逻辑，实现实时图像传输。

本方案避开了 RT1050 与 RT1010 的 FlexIO 硬件差异，提供了完整的接线定义、核心代码适配与问题排查方法，可直接移植到 MIMXRT1050-EVKB 开发板使用。测试结果表明，该方案能稳定捕获 OV7670 的 240×320 分辨率图像，并通过 SPI 接口在 ILI9321 LCD 上实时显示，无明显延迟与花屏现象。

如需进一步优化，可调整 OV7670 的帧率参数、DMA 缓存策略或 SPI 传输速率，以平衡显示流畅度与系统资源占用。