RT1050 CSI 采集 OV7670 数据并通过 eLCDIF 实时显示完整方案

MIMXRT1050 搭载专用 CSI（CMOS Sensor Interface）接口与 eLCDIF（Enhanced LCD Interface）显示模块，可高效实现 OV7670 摄像头数据的采集与 LCD 实时显示。本文基于 MIMXRT1050-EVKB 开发板，详解 CSI 接口配置、OV7670 驱动移植、eLCDIF 显示适配的全流程，采用 RGB565 图像格式，支持 320×240（QVGA）摄像头分辨率与 480×272 LCD 分辨率的适配，提供稳定的 30FPS 帧率显示方案，可直接用于嵌入式图像采集显示场景。

资料获取：RT1050 CSI OV7670摄像头eLCDIF显示

1. 核心原理与技术基础

1.1 整体工作流程

方案采用 “CSI 采集 + 缓冲区存储 + eLCDIF 显示” 的架构，无需 CPU 参与数据搬运，核心逻辑：

OV7670 通过 8 位并行接口输出 RGB565 格式图像数据，同步输出像素时钟（PCLK）、行同步（HS）、帧同步（VS）信号；
RT1050 的 CSI 接口按 gated clock 模式接收数据，直接存储至帧缓冲区；
eLCDIF 模块从帧缓冲区读取数据，按 LCD 时序要求输出至显示屏，实现实时图像显示。

1.2 关键技术要点

（1）RGB565 图像格式

RGB565 是嵌入式显示的常用格式，每个像素占 2 字节（16 位），颜色编码规则：

高 5 位（Bit15~Bit11）：红色（R）分量，取值范围 0~31；
中间 6 位（Bit10~Bit5）：绿色（G）分量，取值范围 0~63；
低 5 位（Bit4~Bit0）：蓝色（B）分量，取值范围 0~31；
典型纯色编码：红色 0xF800、绿色 0x07E0、蓝色 0x001F，共支持 65536 种颜色。

（2）CSI 与 OV7670 时序匹配

CSI 接口采用 gated clock 模式，通过 VSYNC（帧同步）、HSYNC（行同步）、PIXCLK（像素时钟）实现数据同步：

VSYNC 高电平表示一帧图像开始，低电平为帧间隔；
HSYNC 高电平表示一行数据开始，低电平为行间隔；
PIXCLK 上升沿 / 下降沿触发 CSI 采集像素数据，需与 OV7670 的 PCLK 时序保持一致。

（3）eLCDIF 显示时序

eLCDIF 模块生成 LCD 所需的 VSYNC、HSYNC、DOTCLK（点时钟）信号：

VSYNC 周期对应一帧图像的显示时间；
HSYNC 周期对应一行像素的显示时间；
DOTCLK 控制单个像素的显示节奏，高电平期间输出有效像素数据。

2. 软硬件环境配置

2.1 硬件清单与连接

（1）核心硬件组件

设备名称	型号 / 规格	核心参数
主控板	MIMXRT1050-EVKB revA1	搭载 Cortex-M7 内核，集成 CSI、eLCDIF 外设
摄像头	OV7670 CMOS 模块	8 位并行输出，SCCB 控制，支持 320×240 分辨率，30FPS 帧率
LCD 显示屏	RK043FN02H（NXP 官方配套）	4.3 英寸，480×272 分辨率，eLCDIF 接口
辅助配件	FPC 转 2.54mm 转接板、杜邦线	解决 EVKB 板载 FPC 接口与 OV7670 直插引脚的适配

（2）硬件连接关键说明

OV7670 与 RT1050 CSI 接口连接：8 位数据引脚（D0~D7）接 CSI 数据口，PCLK 接 CSI_PIXCLK，HS 接 CSI_HSYNC，VS 接 CSI_VSYNC，XCLK 由 RT1050 提供时钟；
SCCB 控制接口：OV7670 的 SDA 接 RT1050 的 I2C_SDA，SCL 接 I2C_SCLK，用于配置摄像头参数；
控制引脚：OV7670 的 PWDN 拉低（正常工作），RESET 拉高（正常工作），需通过 RT1050 的 GPIO 引脚控制，确保上电复位稳定；
LCD 连接：直接使用 EVKB 板载 eLCDIF 接口（FPC 插槽），无需额外接线。

2.2 软件环境与资源准备

（1）基础软件工具

开发 IDE：MCUXpresso IDE；
SDK 版本：NXP MCUXpresso SDK_2_14_0_EVKB-IMXRT1050；
参考示例：SDK 自带 CSI 采集示例（路径：boards/evkbimxrt1050/driver_examples/csi/rgb565）。

（2）驱动移植来源

RT1050 SDK 未直接提供 OV7670 驱动，需从 FRDM-K82 SDK 中移植 OV7670 相关驱动文件，核心需适配：

SCCB 接口通信函数（I2C 模拟）；
OV7670 寄存器配置（分辨率、图像格式、帧率）；
RT1050 CSI 接口的数据接收逻辑。

3. 核心软件实现步骤

3.1 OV7670 驱动移植与初始化

（1）驱动文件移植

从 FRDM-K82 SDK 中拷贝 OV7670 驱动相关文件（如ov7670.c、ov7670.h），修改适配 RT1050：

替换 I2C 通信接口为 RT1050 的 I2C 外设（用于 SCCB 控制）；
添加 PWDN 和 RESET 引脚的 GPIO 控制代码，确保摄像头上电复位稳定。

（2）摄像头初始化配置

通过 SCCB 接口配置 OV7670 为 RGB565 格式、320×240 分辨率、30FPS 帧率，核心代码：

#include "ov7670.h"
#include "fsl_i2c.h"

#define OV7670_SCCB_ADDR 0x21 // OV7670 SCCB设备地址
#define APP_BPP 2 // 每像素字节数（RGB565）

// SCCB写寄存器函数
static status_t OV7670_WriteReg(uint8_t reg, uint8_t val) {
    i2c_master_transfer_t transfer;
    memset(&transfer, 0, sizeof(transfer));
    transfer.slaveAddress = OV7670_SCCB_ADDR;
    transfer.direction = kI2C_Write;
    transfer.subaddress = reg;
    transfer.subaddressSize = 1;
    transfer.data = &val;
    transfer.dataSize = 1;
    transfer.flags = kI2C_TransferDefaultFlag;
    return I2C_MasterTransferBlocking(I2C1, &transfer);
}

// OV7670初始化
status_t APP_InitCamera(void) {
    // 控制PWDN和RESET引脚，复位摄像头
    GPIO_PinWrite(GPIO1, 18, 1); // RESET拉高
    GPIO_PinWrite(GPIO1, 19, 0); // PWDN拉低（正常工作）
    delay_ms(100); // 等待复位完成

    // 配置RGB565格式
    OV7670_WriteReg(0x3A, 0x05);
    // 配置320×240分辨率
    OV7670_WriteReg(0x17, 0x22);
    OV7670_WriteReg(0x18, 0x04);
    // 配置帧率为30FPS
    OV7670_WriteReg(0x11, 0x00);
    // 其他配置（如白平衡、曝光）参考OV7670 datasheet

    return kStatus_Success;
}

3.2 CSI 接口配置

基于 SDK 的 CSI 示例代码，配置 CSI 接口为 gated clock 模式，匹配 OV7670 的时序参数：

#include "fsl_csi.h"
#include "fsl_camera_receiver.h"

#define DEMO_CAMERA_CONTROL_FLAGS (kCAMERA_HardwareSync | kCAMERA_VsyncActiveHigh | kCAMERA_HsyncActiveHigh)
#define APP_FRAME_BUFFER_COUNT 2 // 双缓冲区，避免显示撕裂
#define DEMO_BUFFER_WIDTH 480 // 缓冲区宽度（适配LCD分辨率）
#define DEMO_BUFFER_HEIGHT 272 // 缓冲区高度（适配LCD分辨率）

static uint8_t s_frameBuffer[APP_FRAME_BUFFER_COUNT][DEMO_BUFFER_WIDTH * DEMO_BUFFER_HEIGHT * APP_BPP] __attribute__((aligned(32)));
static camera_receiver_handle_t cameraReceiver;
static camera_device_handle_t cameraDevice;

// CSI初始化
static void APP_InitCSI(void) {
    const camera_config_t cameraConfig = {
        .pixelFormat = kVIDEO_PixelFormatRGB565,
        .bytesPerPixel = APP_BPP,
        .resolution = FSL_VIDEO_RESOLUTION(320, 240), // 摄像头分辨率
        .frameBufferLinePitch_Bytes = DEMO_BUFFER_WIDTH * APP_BPP, // 缓冲区行间距（适配LCD）
        .interface = kCAMERA_InterfaceGatedClock, // CSI工作模式
        .controlFlags = DEMO_CAMERA_CONTROL_FLAGS, // 同步信号极性
        .framePerSec = 30, // 帧率
    };

    // 初始化CSI接收器
    BOARD_InitCameraResource(); // 初始化CSI引脚与时钟
    CAMERA_RECEIVER_Init(&cameraReceiver, &cameraConfig, NULL, NULL);

    // 初始化摄像头设备
    if (kStatus_Success != CAMERA_DEVICE_Init(&cameraDevice, &cameraConfig)) {
        PRINTF("Camera device init failed!rn");
        while (1);
    }

    // 启动摄像头
    CAMERA_DEVICE_Start(&cameraDevice);

    // 提交空缓冲区到接收队列
    for (uint32_t i = 0; i < APP_FRAME_BUFFER_COUNT; i++) {
        CAMERA_RECEIVER_SubmitEmptyBuffer(&cameraReceiver, (uint32_t)s_frameBuffer[i]);
    }
}

3.3 eLCDIF 显示配置

直接使用 SDK 中 eLCDIF 的 LCD 初始化代码，适配 RK043FN02H 显示屏的时序参数：

#include "fsl_elcdif.h"
#include "fsl_lcdc.h"

// LCD时序参数（适配RK043FN02H）
static const elcdif_rgb_mode_config_t s_rgbModeConfig = {
    .panelWidth = 480,
    .panelHeight = 272,
    .hsw = 41, // HSYNC脉冲宽度
    .hfp = 2,  // 水平前廊
    .hbp = 2,  // 水平后廊
    .vsw = 10, // VSYNC脉冲宽度
    .vfp = 2,  // 垂直前廊
    .vbp = 2,  // 垂直后廊
    .polarityFlags = kELCDIF_RgbDataValidHigh | kELCDIF_HsyncActiveHigh | kELCDIF_VsyncActiveHigh,
    .pixelFormat = kELCDIF_PixelFormatRGB565,
    .dataBus = kELCDIF_DataBus16Bit,
};

// eLCDIF初始化
static void APP_InitELCDIF(void) {
    elcdif_config_t config = {0};
    ELCDIF_GetDefaultConfig(&config);
    config.pixelClock_Hz = 9000000; // 点时钟频率
    ELCDIF_Init(ELCDIF, &config);

    // 配置RGB显示模式
    ELCDIF_ConfigRgbMode(ELCDIF, &s_rgbModeConfig);

    // 启用eLCDIF
    ELCDIF_Enable(ELCDIF, true);
}

3.4 数据显示与缓冲区管理

采用双缓冲区机制，实现采集与显示的并行处理，避免图像撕裂：

// 主函数核心逻辑
int main(void) {
    // 初始化硬件（时钟、引脚、I2C、CSI、eLCDIF）
    BOARD_InitBootClocks();
    BOARD_InitBootPins();
    BOARD_InitI2C1();
    APP_InitELCDIF();
    APP_InitCamera();
    APP_InitCSI();

    while (1) {
        // 等待一帧数据采集完成
        camera_receiver_buffer_t filledBuffer;
        if (kStatus_Success == CAMERA_RECEIVER_GetFilledBuffer(&cameraReceiver, &filledBuffer, kCMSIS_RTOS_AbsoluteTimeout, 0)) {
            // 将采集到的320×240图像显示到480×272 LCD（居中显示）
            int xOffset = (480 - 320) / 2;
            int yOffset = (272 - 240) / 2;
            ELCDIF_WriteFrameBuffer(ELCDIF, 0, xOffset, yOffset, 320, 240, (uint32_t)filledBuffer.buffer);

            // 将缓冲区重新提交到接收队列
            CAMERA_RECEIVER_SubmitEmptyBuffer(&cameraReceiver, (uint32_t)filledBuffer.buffer);
        }
    }
}

4. 关键适配与优化要点

4.1 分辨率适配

摄像头分辨率（320×240）与 LCD 分辨率（480×272）不一致时，有两种适配方案：

居中显示（本文采用）：计算偏移量（xOffset=80，yOffset=16），仅在 LCD 中心区域显示摄像头图像；
缩放显示：通过 RT1050 的 PXP（像素处理管道）模块将 320×240 图像缩放至 480×272，需配置 PXP 的缩放系数。

4.2 稳定性优化

增加摄像头复位控制：上电时先拉低 RESET 引脚 100ms，再拉高，确保不同厂家的 OV7670 模块均能稳定启动；
双缓冲区机制：采集数据写入一个缓冲区，显示从另一个缓冲区读取，避免同一缓冲区同时读写导致的图像撕裂；
时序参数校准：根据实际硬件调整 CSI 的 PIXCLK 和 eLCDIF 的 DOTCLK 频率，确保数据采集与显示无花屏、拖影。

4.3 常见问题排查

（1）摄像头采集失败

原因：PWDN/RESET 引脚配置错误、SCCB 通信失败、CSI 时序不匹配；
解决：检查 GPIO 引脚电平（PWDN 拉低、RESET 拉高），核对 I2C 引脚接线，调整 CSI 的同步信号极性。

（2）LCD 显示花屏

原因：RGB565 格式配置错误、eLCDIF 时序参数不匹配、缓冲区地址未对齐；
解决：验证 OV7670 的 RGB565 配置寄存器（0x3A=0x05），调整 eLCDIF 的 HSW/VSW/HFP/VFP 参数，确保缓冲区按 32 字节对齐（添加__attribute__((aligned(32)))）。

（3）帧率过低

原因：缓冲区数量不足、CPU 占用过高、时钟频率配置过低；
解决：增加缓冲区数量（如双缓冲→三缓冲），优化中断处理逻辑，提高 CSI 和 eLCDIF 的时钟频率（确保不超过硬件极限）。

RT1050 通过 CSI+eLCDIF 实现 OV7670 数据采集与显示的核心，是时序匹配与驱动适配。方案利用 CSI 接口的硬件采集能力和 eLCDIF 的专用显示功能，无需 CPU 参与数据搬运，确保 30FPS 的实时显示效果。

整个实现流程可概括为：移植 OV7670 驱动→配置 CSI 采集参数→初始化 eLCDIF 显示时序→双缓冲区管理→分辨率适配。本文提供的代码可直接基于 NXP SDK 修改使用，适配 MIMXRT1050-EVKB 开发板与官方 LCD，不同硬件平台仅需调整引脚定义和时序参数。

该方案适用于嵌入式视觉、工业控制、消费电子等场景，如需扩展功能，可添加 PXP 图像缩放、DMA 数据搬运、图像算法处理等模块，进一步提升系统性能。