【连载】【ALIENTEK 战舰STM32开发板】STM32开发指南--第四十八章 照相机实验

正点原子-90136

<div style="padding-bottom: 5px; line-height: 1.5; background-color: rgb(255,255,255); margin: 0px; padding-left: 5px; padding-right: 5px; color: rgb(0,0,0); font-size: 12px; padding-top: 5px"> 

<a name="_Toc342394355">48.1 BMP编码简介

       上一章，我们学习了各种图片格式的解码。本章，我们介绍最简单的图片编码方法：BMP图片编码。通过前面的了解，我们知道BMP文件是由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据等四部分组成。我们先来了解下这几个部分。 
1、BMP文件头（14字节）：BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息。 
//BMP文件头
typedef __packed struct
{
    u16  bfType ;           //文件标志.只对'BM',用来识别BMP位图类型
    u32  bfSize ;            //文件大小,占四个字节
    u16  bfReserved1 ;       //保留
    u16  bfReserved2 ;       //保留
    u32  bfOffBits ;                //从文件开始到位图数据(bitmap data)开始之间的的偏移量
}BITMAPFILEHEADER ;
2、位图信息头（40字节）：BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。 
typedef __packed struct
{
    u32 biSize ;                //说明BITMAPINFOHEADER结构所需要的字数。
    long  biWidth ;            //说明图象的宽度，以象素为单位
    long  biHeight ;         //说明图象的高度，以象素为单位
    u16  biPlanes ;           //为目标设备说明位面数，其值将总是被设为1
    u16  biBitCount ;       //说明比特数/象素，其值为1、4、8、16、24、或32
    u32 biCompression ;    //说明图象数据压缩的类型。其值可以是下述值之一：
       //BI_RGB：没有压缩；
       //BI_RLE8：每个象素8比特的RLE压缩编码，压缩格式由2字节组成
    //BI_RLE4：每个象素4比特的RLE压缩编码，压缩格式由2字节组成
      //BI_BITFIELDS：每个象素的比特由指定的掩码决定。
    u32 biSizeImage ;//说明图象的大小,以字节为单位。当用BI_RGB格式时,可设置为0 
    long  biXPelsPerMeter ;//说明水平分辨率，用象素/米表示
    long  biYPelsPerMeter ;//说明垂直分辨率，用象素/米表示
    u32 biClrUsed ;             //说明位图实际使用的彩色表中的颜色索引数
    u32 biClrImportant ;    //说明对图象显示有重要影响的颜色索引的数目，
//如果是0，表示都重要。
}BITMAPINFOHEADER ;
3、颜色表：颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。
typedef __packed struct
{
    u8 rgbBlue ;       //指定蓝色强度
    u8 rgbGreen ;        //指定绿色强度
    u8 rgbRed ;          //指定红色强度
    u8 rgbReserved ;    //保留，设置为0
}RGBQUAD ;
颜色表中RGBQUAD结构数据的个数由biBitCount来确定：当biBitCount=1、4、8时，分别有2、16、256个表项；当biBitCount大于8时，没有颜色表项。 
BMP文件头、位图信息头和颜色表组成位图信息（我们将BMP文件头也加进来，方便处理），BITMAPINFO结构定义如下:
typedef __packed struct
{
       BITMAPFILEHEADER bmfHeader;
       BITMAPINFOHEADER bmiHeader;   
       RGBQUAD bmiColors[1]; 
}BITMAPINFO;   
4、位图数据：位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右，扫描行之间是从下到上。位图的一个像素值所占的字节数: 
当biBitCount=1时，8个像素占1个字节; 
当biBitCount=4时，2个像素占1个字节;
当biBitCount=8时，1个像素占1个字节;
当biBitCount=16时，1个像素占2个字节;
当biBitCount=24时，1个像素占3个字节;
当biBitCount=32时，1个像素占4个字节;
biBitCount=1 表示位图最多有两种颜色，缺省情况下是黑色和白色，你也可以自己定义这两种颜色。图像信息头装调色板中将有两个调色板项，称为索引0和索引1。图象数据阵列中的每一位表示一个象素。如果一个位是0，显示时就使用索引0的RGB值，如果位是1，则使用索引1的RGB值。   
biBitCount=16 表示位图最多有65536种颜色。每个色素用16位（2个字节）表示。这种格式叫作高彩色，或叫增强型16位色，或64K色。它的情况比较复杂，当biCompression成员的值是BI_RGB时，它没有调色板。16位中，最低的5位表示蓝色分量，中间的5位表示绿色分量，高的5位表示红色分量，一共占用了15位，最高的一位保留，设为0。这种格式也被称作555 16位位图。如果biCompression成员的值是BI_BITFIELDS，那么情况就复杂了，首先是原来调色板的位置被三个DWORD变量占据，称为红、绿、蓝掩码。分别用于描述红、绿、蓝分量在16位中所占的位置。在Windows 95（或98）中，系统可接受两种格式的位域：555和565，在555格式下，红、绿、蓝的掩码分别是：0x7C00、0x03E0、0x001F，而在565格式下，它们则分别为：0xF800、0x07E0、0x001F。你在读取一个像素之后，可以分别用掩码“与”上像素值，从而提取出想要的颜色分量（当然还要再经过适当的左右移操作）。在NT系统中，则没有格式限制，只不过要求掩码之间不能有重叠。（注：这种格式的图像使用起来是比较麻烦的，不过因为它的显示效果接近于真彩，而图像数据又比真彩图像小的多，所以，它更多的被用于游戏软件）。
biBitCount=32 表示位图最多有4294967296(2的32次方)种颜色。这种位图的结构与16位位图结构非常类似，当biCompression成员的值是BI_RGB时，它也没有调色板，32位中有24位用于存放RGB值，顺序是：最高位—保留，红8位、绿8位、蓝8位。这种格式也被成为888 32位图。如果 biCompression成员的值是BI_BITFIELDS时，原来调色板的位置将被三个DWORD变量占据，成为红、绿、蓝掩码，分别用于描述红、绿、蓝分量在32位中所占的位置。在Windows 95(or 98)中，系统只接受888格式，也就是说三个掩码的值将只能是：0xFF0000、0xFF00、0xFF。而在NT系统中，你只要注意使掩码之间不产生重叠就行。（注：这种图像格式比较规整，因为它是DWORD对齐的，所以在内存中进行图像处理时可进行汇编级的代码优化（简单））。
通过以上了解，我们对BMP有了一个比较深入的了解，本章，我们采用16位BMP编码（因为我们的LCD就是16位色的，而且16位BMP编码比24位BMP编码更省空间），故我们需要设置biBitCount的值为16，这样得到新的位图信息（BITMAPINFO）结构体：
typedef __packed struct
{
       BITMAPFILEHEADER bmfHeader;
       BITMAPINFOHEADER bmiHeader; 
       u32 RGB_MASK[3];                   //调色板用于存放RGB掩码.
}BITMAPINFO;
其实就是颜色表由3个RGB掩码代替。最后，我们来看看将LCD的显存保存为BMP格式的图片文件的步骤：
1）创建BMP位图信息，并初始化各个相关信息
这里，我们要设置BMP图片的分辨率为LCD分辨率（240*320）、BMP图片的大小（整个BMP文件大小）、BMP的像素位数（16位）和掩码等信息。
2）创建新BMP文件，写入BMP位图信息
我们要保存BMP，当然要存放在某个地方（文件），所以需要先创建文件，同时先保存BMP位图信息，之后才开始BMP数据的写入。
3）保存位图数据。
这里就比较简单了，只需要从LCD的GRAM里面读取各点的颜色值，依次写入第二步创建的BMP文件即可。注意：保存顺序（即读GRAM顺序）是从左到右，从下到上。
4）关闭文件。
使用FATFS，在文件创建之后，必须调用f_close，文件才会真正体现在文件系统里面，否则是不会写入的！这个要特别注意，写完之后，一定要调用f_close。
BMP编码就介绍到这里。
<a name="_Toc342394357">48.3 软件设计
打开上一章的工程，然后打开PICTURE组下的bmp.c文件，在该文件里面添加bmp编码函数bmp_encode，该函数代码如下：
//BMP编码函数
//将当前LCD屏幕的指定区域截图,存为16位格式的BMP文件 RGB565格式.
//保存为rgb565则需要掩码,利用原来的调色板位置增加掩码.这里我们已经增加了掩码.
//保存为rgb555格式则需要颜色转换,耗时间比较久,所以保存为565是最快速的办法.
//filename:存放路径
//x,y:在屏幕上的起始坐标 
//mode:模式.0,仅仅创建新文件的方式编码;1,如果之前存在文件,则覆盖之前的文件.
//如果没有,则创建新的文件.
//返回值:0,成功;其他,错误码. 
u8 bmp_encode(u8 *filename,u16 x,u16 y,u16 width,u16 height,u8 mode)
{                         
       FIL* f_bmp;
       u16 bmpheadsize;                 //bmp头大小      
      BITMAPINFO hbmp;           //bmp头 
       u8 res=0;
       u16 tx,ty;                                 //图像尺寸
       u16 *databuf;                       //数据缓存区地址      
       u16 pixcnt;                          //像素计数器
       u16 bi4width;                 //水平像素字节数    
       if(width==0||height==0)return PIC_WINDOW_ERR;               //区域错误
       if((x+width-1)>lcddev.width)return PIC_WINDOW_ERR;        //区域错误
       if((y+height-1)>lcddev.height)return PIC_WINDOW_ERR;      //区域错误     
#if BMP_USE_MALLOC == 1     //使用malloc 
       databuf=(u16*)mymalloc(SRAMIN,1024);  //开辟至少bi4width大小的字节的内存区域
//对240宽的屏,480个字节就够了.
       if(databuf==NULL)return PIC_MEM_ERR;              //内存申请失败.
       f_bmp=(FIL *)mymalloc(SRAMIN,sizeof(FIL)); //开辟FIL字节的内存区域
       if(f_bmp==NULL)                                           //内存申请失败.
       {           
              myfree(SRAMIN,databuf);
              return PIC_MEM_ERR;                     
       }      
#else
       databuf=(u16*)bmpreadbuf;
       f_bmp=&f_bfile;
#endif          
       bmpheadsize=sizeof(hbmp);//得到bmp文件头的大小  
       mymemset((u8*)&hbmp,0,sizeof(hbmp));//置零空申请到的内存.       
       hbmp.bmiHeader.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);//信息头大小
       hbmp.bmiHeader.biWidth=width;       //bmp的宽度
       hbmp.bmiHeader.biHeight=height;      //bmp的高度
       hbmp.bmiHeader.biPlanes=1;                   //恒为1
       hbmp.bmiHeader.biBitCount=16;       //bmp为16位色bmp
       hbmp.bmiHeader.biCompression=BI_BITFIELDS;//每个象素的比特由指定的掩码决定。     hbmp.bmiHeader.biSizeImage=hbmp.bmiHeader.biHeight*hbmp.bmiHeader.biWidth*
hbmp.bmiHeader.biBitCount/8;//bmp数据区大小                             
<div style="margin: 5px 0px">       hbmp.bmfHeader.bfType=((u16)'M'

快乐古月