画像処理 第2回カメラモジュール制御
2020.06.09
YouTubeでポイントを説明しています。画像をクリックすると再生できます。
今回はカメラモジュール ArduCam Mini 2MP と microSDカードスロットモジュールを制御して、自作デジカメのプロトタイプを作成します。
■開発環境
パソコンから、TeraTeamでラズパイにSSH接続、ラズパイでビルドしたコードを、Arduino に転送します。
ラズパイのディストリビューションは、Raspbian Stretch、開発環境に platformio を使用しています。
→ Ref.Arduino開発環境構築 PlatformIO
Arduino Nano には、SPI接続により、ArduCam と、microSDカードスロットモジュールを接続しています。
撮影日付を付加するための、リアルタイムクロックモジュールも必要ですが、注文したばかりで、手元にないので、別の機会に説明します。
■microSDカードスロット レベルシフタ付きブレークアウト基板キット
microSDカードスロットに、レベルシフター(74HC4050)とボルテージレギュレータ(3.3V)を付加して、Arduino等の5V系回路へ直結。
販売：秋月電子通商
Arduino とは、5V,GND,SCL,MISO,MOSI,SS(計6本)を接続し、
ジャンパJ1をショート(はんだを盛って接続)して使用します。
SDカードの電源On/Off制御を行う場合は、ジャンパJ1をショートせず、[2]ピンを空いているデジタルピン(出力)に接続し、
スケッチ上より制御します(HIGHで電源ON)。
SDカード検出スイッチを使用する場合は、[9]ピンを空いているデジタルピン(入力)に接続し、
スケッチ上で読み取ります(検出時にLOW)。
| Arduino Nano | - | micro SDカード |
| 5V | - | [1]+5V電源入力(+4.0V～+6.5V) |
| | | [2]内部3.3Vレギュレータ On/Off |
| | | [3]内部3.3Vレギュレータ出力 |
| GND | - | [4]GND |
| SCL:13 | - | [5]SDカード クロック(CLK) |
| MISO:12 | - | [6]SDカード データ(DAT) |
| MOSI:11 | - | [7]SDカード コマンド(CMD) |
| SS:9 | - | [8]SDカード チップセレクト(CS)) |
| | | [9]SDカード カード検出スイッチ(SW 検出時GND) |
$ mkdir ArduCam
$ cd ArduCam
$ platformio init -b nanoatmega328
Arduino Nano を使用しているので、ボードに nanoatmega328 を指定して、platformio を初期化しています。
■SDカードチェック用ソースコード
→ CardInfo.ino https://www.arduino.cc/en/Tutorial/CardInfo
チップセレクト(CS)ピンを変更します。
$ vi src/CardInfo.ino
const int chipSelect = 4;
↓
const int chipSelect = 9;
ソースコードをビルドします。
$ platformio run
/home/pi/ArduCam/src/microSD.ino:2:16: fatal error: SD.h: No such file or directory
************************************************************
* Looking for SD.h dependency? Check our library registry!
*
* CLI > platformio lib search "header:SD.h"
* Web > https://platformio.org/lib/search?query=header:SD.h
*
************************************************************
SDカードライブラリーのヘッダーファイルがないため、エラーとなります。
SDカードライブラリーを検索します。
$ platformio lib search "header:SD.h"
....
SD
==
#ID: 868
Enables reading and writing on SD cards.
Keywords: storage, data
Compatible frameworks: Arduino
Compatible platforms: Atmel AVR, Atmel SAM, Espressif 32, Espressif 8266, GigaDevice GD32V, Infineon XMC, Intel ARC32, Kendryte K210, Microchip PIC32, Nordic nRF51, Nordic nRF52, ST STM32, ST STM8, Teensy, TI MSP430
Authors: Arduino, SparkFun
....
SDカードライブラリーの概要を確認します。
$ platformio lib show 868
SD
==
#ID: 868
Enables reading and writing on SD cards.
Version: 1.2.4, released Fri Oct 11 14:15:01 2019
Manifest: https://raw.githubusercontent.com/arduino-libraries/SD/master/library.properties
Homepage: http://www.arduino.cc/en/Reference/SD
Repository: https://github.com/arduino-libraries/SD
Authors
-------
Arduino info@arduino.cc (maintainer)
SparkFun
Keywords
--------
storage
data
Compatible frameworks
---------------------
Arduino
Compatible platforms
--------------------
Atmel AVR
Atmel SAM
Espressif 32
Espressif 8266
GigaDevice GD32V
Infineon XMC
Intel ARC32
Kendryte K210
Microchip PIC32
Nordic nRF51
Nordic nRF52
ST STM32
ST STM8
Teensy
TI MSP430
Headers
-------
SdInfo.h
Sd2Card.h
FatStructs.h
Sd2PinMap.h
SdFatUtil.h
SD.h
SdFat.h
SdFatmainpage.h
Examples
--------
http://dl.platformio.org/libraries/examples/8/868/CardInfo.ino
http://dl.platformio.org/libraries/examples/8/868/Datalogger.ino
http://dl.platformio.org/libraries/examples/8/868/DumpFile.ino
http://dl.platformio.org/libraries/examples/8/868/Files.ino
http://dl.platformio.org/libraries/examples/8/868/listfiles.ino
http://dl.platformio.org/libraries/examples/8/868/ReadWrite.ino
http://dl.platformio.org/libraries/examples/8/868/NonBlockingWrite.ino
SDカードライブラリーをインストールします。
$ platformio lib install 868
Library Storage: /home/pi/ArduCam/.pio/libdeps/nanoatmega328
LibraryManager: Installing id=868
Downloading [####################################] 100%
SD @ 1.2.4 has been successfully installed!
再度、ビルドします。
$ platformio run
画像処理第１回で紹介したトイカメラ・BonzartLit で撮影に使ったSDカードを、SDカードスロットに挿してみました。
SDあるいはSDHC規格のSDカードであれば問題なく使えると思います。今回は、FAT32でフォーマットした4GB容量のカードを使っています。
ラズパイとUSBケーブルで接続している、Arduino Nano デバイスを確認しておきます。
$ platformio device list
/dev/ttyUSB0
------------
Hardware ID: USB VID:PID=1A86:7523 LOCATION=1-1
Description: USB2.0-Serial
/dev/ttyAMA0
------------
Hardware ID: 20201000.serial
Description: ttyAMA0
ビルドしたコードを、Arduino Nano に転送します。
$ platformio run -t upload
PlatformIOのデバイスモニターで、SDカード情報をラズパイのコンソールに表示します。
$ platformio device monitor -p /dev/ttyUSB0 -b 9600
Initializing SD card...Wiring is correct and a card is present.
Card type: SDHC
Clusters: 956672
Blocks x Cluster: 8
Total Blocks: 7653376
Volume type is: FAT32
Volume size (Kb): 3826688
Volume size (Mb): 3737
Volume size (Gb): 3.65
Files found on the card (name, date and size in bytes):
SYSTEM~1/ 2019-08-30 08:39:38
WPSETT~1.DAT 2019-08-30 08:39:38 12
INDEXE~1 2019-08-30 08:39:42 76
DCIM/ 2020-05-27 12:00:02
100MEDIA/ 2020-05-27 12:00:02
SUNP0002.JPG 2020-05-27 12:44:02 537174
SUNP0006.JPG 2020-05-27 12:55:08 615015
SUNP0010.JPG 2020-05-27 13:08:24 525686
SUNP0014.JPG 2020-05-27 13:20:54 436538
SUNP0018.JPG 2020-05-27 13:23:44 691307
SUNP0022.JPG 2020-05-28 12:00:28 746742
SUNP0024.JPG 2020-05-28 12:04:26 611900
SUNP0025.JPG 2020-05-28 12:05:16 608412
srcディレクトリーにある、SDカードモジュール確認用のソースコードを削除します。
必要なら、別の場所に保存しておいてください。
$ rm src/CardInfo.ino
■ArduCAM Mini 2MP カメラモジュール
ArduCam Mini ２MP は、オムニビジョン OV2640 2Mピクセルレンズを搭載したカメラモジュールです。
3Mb(384KB)のフレームバッファを搭載しています。レンズマウントはM12マウントで交換も可能です。
販売：秋月電子通商
【主な仕様】
| 電源電圧： | DC5V |
| 消費電流： | ノーマル70mA、ローパワーモード20mA |
| フレームバッファ： | 384KB |
| 出力解像度： |
1600×1200、800×600、
640×480、320×240、
352×288、176×144 |
| 出力形式： | RAW、YUV、RGB、JPEG |
| 基板サイズ： | 34×24mm |
| サイズ： | 40×24×33mm(厚みはレンズに依存) |
配線 →Arduino用チュートリアル
ArduCAM-M-2MP ピン定義
| Arduino Nano | - | ArduCam Mini 2MP |
| SS:10 | | CS：SPI slave chip select input |
| MOSI:11 | - | MOSI：SPI master output slave input |
| MISO:12 | - | MISO：SPI master input slave output |
| SCLK:13 | - | SCLK：SPI serial clock (Input) |
| GND | - | GND：Power ground |
| 5V | - | +5V：3.3V-5V Power supply |
| I2C[SDA(A4)] | - | SDA：Two-Wire Serial Interface Data I/O |
| I2C[SCL(A5)] | - | SCL：Two-Wire Serial Interface Clock (Input) |
シャッター用のプッシュボタンと、SDカードへの書き込み中を知らせるLEDも取り付けています。
ArduCam用ライブラリーをダウンロードします。
https://github.com/ArduCAM/Arduino
[Clone or download]ボタンを押す→Download Zip→Arduino-master.zip
Arduino-master
+<ArduCAM>
+<ArduCAM_Touch>
+<OV7670FIFO>
+<UTFT4ArduCAM_SPI>
Arduino-master/ArduCAMディレクトリ内のファイルを ~/ArduCam/src の下にコピーします。
私の購入したArduCam はカメラモジュール基板をみると、「Arducam-Mini-2MP」と刻印されていました。
memorysaver.h を開くと、デフォルトで OV2640_MINI_2MP_PLUS が定義されているので、コメントアウトして、OV2640_MINI_2MP を有効にします。
$ vi src/memorysaver.h
//Step 1: select the hardware platform, only one at a time
//#define OV2640_MINI_2MP
#define OV2640_MINI_2MP_PLUS
↓
#define OV2640_MINI_2MP
//#define OV2640_MINI_2MP_PLUS
キャプチャー用のサンプルコードをダウンロードして、srcディレクトリー内に配置します。
ArduCAM_Mini_Capture2SD.ino
$ vi src/ArduCAM_Mini_Capture2SD.ino
カメラボジュールのチップセレクトを7番→10番に変更します。
#define SD_CS 9
const int SPI_CS = 7;
↓
#define SD_CS 9
const int SPI_CS = 10;
プッシュボタンとLED制御用のピン番号を定義します。
#define BTN_PIN 7
#define LED_PIN 8
boolean writeStatus=false;
撮影した画像は1から連番でJPEGファイル名が付けられますが、Arduino を再起動すると初期化されてしまい、画像ファイルが上書きされてしまいます。
ここでは、ファイルの有無を確認して、上書きされないようにしています。
最終的には、リアルタイムクロックモジュールを実装して、撮影日付をファイル名にする予定です。
void myCAMSaveToSDFile(){
....
//Construct a file name
k = k + 1;
itoa(k, str, 10);
strcat(str, ".jpg");
↓
while(1) {
k = k + 1;
itoa(k, str, 10);
strcat(str, ".jpg");
if(!SD.exists(str)) break;
}
setup() 関数では、撮影サイズの変更、特殊効果の付与、プッシュボタンとLEDのモードを設定しています。
OV2640_set_Special_effects()関数の引数BWは、Black&White 白黒撮影を指定しています。特殊効果は８種類あります。
void setup() {
....
#if defined (OV2640_MINI_2MP)
myCAM.OV2640_set_JPEG_size(OV2640_320x240);
↓
myCAM.OV2640_set_JPEG_size(OV2640_640x480);
....
myCAM.OV2640_set_Special_effects(BW);
pinMode(BTN_PIN, INPUT);
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}
※各種パラメタは下記を参考にしてください。
ArduCAM_Mini_2MP_OV2640_functions.ino
オリジナルのソースでは、約5秒間隔で自動的に撮影が行われてしまうので、
プッシュボタンを押したときに撮影されるように変更します。
void loop(){
myCAMSaveToSDFile();
delay(5000);
↓
if ( digitalRead(BTN_PIN)==HIGH ) {
if ( !writeStatus ) {
writeStatus = true;
digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
myCAMSaveToSDFile();
delay(5000);
writeStatus = false;
digitalWrite(LED_PIN, LOW);
}
}
}
ArduCam Mini 2MPには、ピンホールカメラが付いているのですが、撮影してみると、画像がぼけてしまっています。
OV2640レンズはネジ式なので、ネジを回してピントを調整して撮影、SDカードを取り出して、画像ビューワーで確認という作業を繰り返して、お気に入りの焦点に調整します。
■参考文献
ArduCAM Mini Cameras Tutorial
ArduinoでSDメモリカードを読み書きする
第21回 Arduinoでパーツやセンサを使ってみよう～SDカード編(その1)
第22回 Arduinoでパーツやセンサを使ってみよう～SDカード編(その2)
Arduino 1.8.10 SdFileクラス
|
Raspberry Pi（ラズベリー パイ）は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。
たいていのことは100日あれば、うまくいく。長田英知著
「時間がなくて、なかなか自分のやりたいことができない」
「一念発起して何かを始めても、いつも三日坊主で終わってしまう」
「色んなことを先延ばしにしたまま、時間だけが過ぎていく」
そこで本書では、そんな著者が独自に開発した、
まったく新しい目標達成メソッド「100日デザイン」について、
その知識と技術を、余すところなくご紹介します。
まんがで納得ナポレオン・ヒル 思考は現実化する
OLとして雑務をこなす日々に飽き足らず、科学者だった父が残した薬品を商品化すべく、起業を決意した内山麻由(27)。彼女はセミナーで知り合った謎の女性からサポートを得ながら、彼女と二人三脚でナポレオン・ヒルの成功哲学を実践し、さまざまな問題を乗り越えていく。
ヒル博士の<ゴールデンルール>に従い、仕事に、恋に全力疾走する彼女の、成功への物語。
今日は人生最悪で最高の日 １秒で世界を変えるたったひとつの方法 ひすいこたろう著
偉人の伝記を読むと、最悪な日は、不幸な日ではなく、新しい自分が始まる日であることがわかります。最悪な出来事は、自分の人生が、想像を超えて面白くなる兆しなのです。偉人伝を読むことで、このときの不幸があったおかげで、未来にこういう幸せがくるのかと、人生を俯瞰する視線が立ち上がるのです。
ご飯は私を裏切らない heisoku著
辛い現実から目を背けて食べるご飯は、いつも美味しく幸せを届けてくれる。
29歳、中卒、恋人いない歴イコール年齢。バイト以外の職歴もなく、短期バイトを転々とする日々。ぐるぐると思索に耽るけど、ご飯を食べると幸せになれる。奇才の新鋭・heisokuが贈るリアル労働グルメ物語!
【最新版Gemini 3に対応！】できるGemini (できるシリーズ)
Geminiを「最強の知的生産パートナー」として使いこなすための、実践的なノウハウを凝縮した一冊です。
基本的な操作方法から、具体的なビジネスシーンでの活用、日々の業務を自動化するGoogle Workspaceとの連携、さらには自分だけのオリジナルAIを作成する方法まで余すところなく解説します。
Rustプログラミング完全ガイド 他言語との比較で違いが分かる!
Rustの各手法や考え方を幅広く解説！
500以上のサンプルを掲載。実行結果も確認。
全24章の包括的なチュートリアル。
ポチらせる文章術
販売サイト・ネット広告・メルマガ・ブログ・ホームページ・SNS…
全WEB媒体で効果バツグン!
カリスマコピーライターが教える「見てもらう」「買ってもらう」「共感してもらう」すべてに効くネット文章術
小型で便利な Type-C アダプター USB C オス - USB3.1 オスアダプター
Type-C端子のマイコンボードをこのアダプタを介して直接Raspberry Piに挿すことができます。ケーブルなしで便利なツールです。
Divoom Ditoo Pro ワイヤレススピーカー
15W高音質重低音/青軸キーボード/Bluetooth5.3/ピクセルアート 専用アプリ/USB接続/microSDカード
電源供給USBケーブル スリム 【5本セット】
USB電源ケーブル 5V DC電源供給ケーブル スリム 【5本セット】 電源供給 バッテリー 修理 自作 DIY 電子工作 (100cm)
|
