项目分享| 如何让Arduino 和 Android之间实时传输图像-达尔闻

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今天分享的项目是如何在Arduino 和 Android 手机之间通过蓝牙传输图像。有人会说这是不可能的，Arduino 速度太慢，无法快速处理大量数据。没错，但将所有“艰苦”的工作转移到其他设备，就可以实现了。

这个设备就是 Arduino 独特的 TFT屏扩展板，如果想了解更多这个TFT屏扩展板的信息和使用教程，参考文末的文章【1】【2】。在本教程中，演示了如何通过蓝牙连接 Arduino 和 Android 手机，从 Arduino UNO 上的 OV7670 摄像头获取照片并将其传输到 Android 手机。相反的，将图片（来自相机的图像）从 Android 手机传输到 Arduino UNO 并显示在TFT屏幕上。

先来介绍下这个TFT扩展板的特点：

尺寸 3.5 英寸，分辨率 320x240，颜色数 65536（16 位）

电阻式触摸屏（XPT2046控制器）

5个按钮

RTC IC DS1307配3V锂电池CR1220

用于连接 micro SD 卡的插槽

用于连接蓝牙模块 HC-05 (-06)、ESP8286 WiFi 模块的接口

用于相机 (OV7670) 的 20 针 (2.54 mm) 连接器

要完成Arduino 和 Android 手机之间通过蓝牙传输图像，除了TFT屏扩展板之外，还需要这些硬件：

Arduino UNO

AC-DC 电源适配器 6-12 伏，>600mA

相机OV7670

蓝牙模块HC-06（HC-05）

安卓手机

这里注意：必须使用 6-12V电源适配器来给TFT屏扩展板供电，如果使用USB供电的话，500 mA 的最大电流不足以正常操作。
软件：

Arduino IDE

TFT 屏库

Android 手机的 APK 文件

Arduino 代码编写：

所有的代码都是在 Arduino IDE 环境中编写，因此第一步就是在电脑安装 Arduino IDE - https://www.arduino.cc/en/main/software。然后，还需要为 TFT shield 安装一个库 - github.com/YATFT/YATFT （下载该库并解压到 Arduino IDE 目录下的“libraries”文件夹中即可）。
安装 Arduino IDE 后，为简单起见，可以先单独刷机，不带 TFT屏。步骤为：

将 USB 线连接到 Arduino UNO 板；

在电脑上运行 Arduino IDE；

选择Arduino UNO所连接的对应端口；

下载ArduinoBluetoothCamera.ino（和文件ov7670_regs.h用于相机初始化）；

单击按钮上传。

如果 Arduino UNO 板编程成功，您可以继续下一步。

ArduinoBluetoothCamera.ino代码：

#include <YATFT.h>

#include <util/yacam.h>

#include <util/yacodec.h>

#include <util/yasrl.h>

#include "ov7670_regs.h"

JPEG_DECODE jpeg_decode;

YATFT tft(0);

INTRFC ifc;

CAM    cam;

CODEC codec;

SRL    srl;

#define IMG_SizeX    320

#define IMG_SizeY    240

uint8_t   mode = 0;

uint8_t   last_mode = 0;

uint8_t   start_capt = 0;

uint16_t err;

void setup()

{

   // initialize the serial port

   Serial.begin(115200);

   // initialize the display

   tft.begin();

   tft.SetColor(BRIGHTRED);

   tft.ClearDevice();

}

void loop()

{

   // put your main code here, to run repeatedly:

   if (Serial.available())

   {

       uint8_t temp = Serial.read();

       switch (temp)

       {

           case 0x10: // Send single Photo

                mode = 1;

                start_capt = 1;

                if (last_mode != mode && last_mode != 2) {

                    tft.begin();

                    tft.SetRGB();               // Switch to RGB mode

                    cam.CamInit(&OV7670_QVGA[0][0]);

                    cam.CamVideoPreview(0, 0, 1, true);

                    codec.JPEGInit();

                    codec.JPEGSetRegs(IMG_SizeX, IMG_SizeY);

                    delay(1000);

                }

                break;

           case 0x20: // Continuous send Photo

                mode = 2;

                start_capt = 2;

                if (last_mode != mode && last_mode != 1) {

                    tft.begin();

                    tft.SetRGB();               // Switch to RGB mode

                    cam.CamInit(&OV7670_QVGA[0][0]);

                    cam.CamVideoPreview(0, 0, 1, true);

                    codec.JPEGInit();

                    codec.JPEGSetRegs(IMG_SizeX, IMG_SizeY);

                }

                break;

           case 0x30: // Receive single Photo

                mode = 3;

                start_capt = 3;

                if (last_mode != mode && last_mode != 4) {

                    tft.begin();

                    tft.SetYUV();               // Switch to YUV mode

                }

                break;

           case 0x40: // Continuous receive Photo

                mode = 4;

                start_capt = 4;

                if (last_mode != mode && last_mode != 3) {

                    tft.begin();

                    tft.SetYUV();               // Switch to YUV mode

                }

                break;

           default:

                break;

       }

   }

   if (mode == 1) // Send single Photo

   {

       if (start_capt == 1)

       {

           start_capt = 0;

           last_mode = mode;

           mode = 0;

           CamCapture();

       }

   }

   else if (mode == 2) // Continuous send Photo

   {

       while (1)

       {

           uint8_t temp = Serial.read();

           if (start_capt == 2)

           {

               start_capt = 0;

           }

           if (temp == 0x21) // Stop ?

           {

               start_capt = 0;

               last_mode = mode;

               mode = 0;

               break;

           }

           if (CamCapture()) continue;

       }

   }

   else if (mode == 3) // Receive single Photo

   {

       if (start_capt == 3)

       {

           //Start capture

           start_capt = 0;

           last_mode = mode;

           mode = 0;

           Serial.print("!");

           srl.JPEGReadFromSerial(&jpeg_decode, // jpeg decode structure

                                             0, // x0 (left)

                                             0, // y0 (top)

                                   GetMaxX()+1, // x1 (right)

                                   GetMaxY()+1, // y1 (bottom)

                                       32000); // max image size

           }

   }

   else if (mode == 4) // Continuous receive Photo

   {

       uint8_t temp = Serial.read();

       while (1)

       {

           if (start_capt == 4)

           {

               //Start capture

               start_capt = 0;

           }

           if (temp == 0x41) // Stop ?

           {

               start_capt = 0;

               last_mode = mode;

               mode = 0;

               break;

           }

           Serial.print("!");

           srl.JPEGReadFromSerial(&jpeg_decode, // jpeg decode structure

                                             0, // x0 (left)

                                             0, // y0 (top)

                                   GetMaxX()+1, // x1 (right)

                                   GetMaxY()+1, // y1 (bottom)

                                        32000); // max image size

       }

   }

}

uint8_t CamCapture(void)

{

   uint8_t temp = 0xff, temp_last = 0;

   bool is_header = false;

   uint32_t length = 0;

   length = codec.JPEGStart();

   uint32_t en_jpeg_address = ifc.rdReg32(0x414)<<2;

   int k = 0;

   if ((length >= 0x5FFFF) | (length == 0))

   {

       start_capt = 2;

       return 1;

   }

   temp = ifc.GetMem(en_jpeg_address+k);

   k++;

   length --;

   while ( length-- )

   {

       temp_last = temp;

       temp = ifc.GetMem(en_jpeg_address+k);

       k++;

       if (is_header == true)

       {

           Serial.write(temp);

       }

       else if ((temp == 0xD8) & (temp_last == 0xFF))

       {

           is_header = true;

           Serial.write(temp_last);

           Serial.write(temp);

       }

       if ( (temp == 0xD9) && (temp_last == 0xFF) ) //If find the end ,break while,

           break;

   }

   is_header = false;

   return 0;

}

OV7670_regs.h：

#ifndef OV7670_REGS_H

#define OV7670_REGS_H

const uint8_t OV7670_VGA[][2] PROGMEM =

{

   {   1, 0x42}, // Size of byte, Address (ID)

   { 640/16, 480/16}, // Size X, Size Y

   {0b01000010, 0b00000100}, // Reset_Enable_N, 7|6|5|4|3|Vsync Invert|Hsync Invert|0

   {0x3a, 0x0C},   {0x40, 0xC0},   {0x12, 0x00},   {0x0c, 0x00},

   {0x3e, 0x00},   {0x70, 0x3A},   {0x71, 0x35},   {0x72, 0x11},

   {0x73, 0xF0},   {0xa2, 0x02},   {0x11, 0x80},   {0x7a, 0x18},

   {0x7b, 0x02},   {0x7c, 0x07},   {0x7d, 0x1F},   {0x7e, 0x49},

   {0x7f, 0x5A},   {0x80, 0x6A},   {0x81, 0x79},   {0x82, 0x87},

   {0x83, 0x94},   {0x84, 0x9F},   {0x85, 0xAF},   {0x86, 0xBB},

   {0x87, 0xCF},   {0x88, 0xEE},   {0x89, 0xEE},   {0x13, 0xE0},

   {0x00, 0x00},   {0x10, 0x00},   {0x0d, 0x00},   {0x24, 0x98},

   {0x25, 0x63},   {0x26, 0xD3},   {0x2a, 0x00},   {0x2b, 0x00},

   {0x2d, 0x00},   {0x13, 0xe5},   {0x13, 0xe7},   {0x1e, 0x30},

   {0x74, 0x60},   {0x01, 0x80},   {0x02, 0x80},   {0x15, 0x10},

   {0x4f, 0x40},   {0x50, 0x34},   {0x51, 0x0C},   {0x52, 0x17},

   {0x53, 0x29},   {0x54, 0x40},   {0x57, 0x80},   {0x58, 0x1e},

   {0x41, 0x10},   {0x75, 0x60},   {0x76, 0x50},   {0x77, 0x48},

   {0x3d, 0x92},   {0x3b, 0x00},   {0x04, 0x00},   {0xff, 0xff},

};

const uint8_t OV7670_QVGA[][2] PROGMEM =

{

   {   1, 0x42}, // Size of byte, Address (ID)

   { 320/16, 240/16}, // Size X, Size Y

   {0b01000010, 0b00000100}, // Reset_Enable_N, 7|6|5|4|3|Vsync Invert|Hsync Invert|0

   {0x3a, 0x0C},   {0x40, 0xC0},   {0x12, 0x10},   {0x0c, 0x00},

   {0x3e, 0x00},   {0x70, 0x3A},   {0x71, 0x35},   {0x72, 0x11},

   {0x73, 0xF0},   {0xa2, 0x02},   {0x11, 0x80},   {0x7a, 0x18},

   {0x7b, 0x02},   {0x7c, 0x07},   {0x7d, 0x1F},   {0x7e, 0x49},

   {0x7f, 0x5A},   {0x80, 0x6A},   {0x81, 0x79},   {0x82, 0x87},

   {0x83, 0x94},   {0x84, 0x9F},   {0x85, 0xAF},   {0x86, 0xBB},

   {0x87, 0xCF},   {0x88, 0xEE},   {0x89, 0xEE},   {0x13, 0xE0},

   {0x00, 0x00},   {0x10, 0x00},   {0x0d, 0x00},   {0x24, 0x98},

   {0x25, 0x63},   {0x26, 0xD3},   {0x2a, 0x00},   {0x2b, 0x00},

   {0x2d, 0x00},   {0x13, 0xe5},   {0x13, 0xe7},   {0x1e, 0x30},

   {0x74, 0x60},   {0x01, 0x80},   {0x02, 0x80},   {0x15, 0x10},

   {0x4f, 0x40},   {0x50, 0x34},   {0x51, 0x0C},   {0x52, 0x17},

   {0x53, 0x29},   {0x54, 0x40},   {0x57, 0x80},   {0x58, 0x1e},

   {0x41, 0x10},   {0x75, 0x60},   {0x76, 0x50},   {0x77, 0x48},

   {0x3d, 0x92},   {0x3b, 0x00},   {0x04, 0x00},   {0xff, 0xff},

};

#endif

安卓APP程序

在 Android 手机上，您需要安装ArduinoTFT.apk，允许应用使用蓝牙和相机。

蓝牙模块

需要在蓝牙模块中设置波特率为115200（命令“AT+UART=115200, 0, 0”）。这是 Arduino UNO 管理接收和处理数据的最佳速度。（理论上可以提高速度，优化数据接收和处理，但这需要更大的RAM）。
需要注意蓝牙模块连接到 Arduino UNO 的调试端口。因此，在使用蓝牙时，调试端口不可用。并且在对 Arduino UNO（配有蓝牙模块）进行编程之前，必须断开蓝牙模块。编程后，将其重新设置（！）

硬件组装非常简单：

将 Arduino UNO 和 TFT-shield 连接在一起；

将 OV7670 相机连接到屏蔽层 TFT-shield 上的 20 针连接器（有时我使用 2.54 毫米间距的有角度的 18-20 针连接器作为适配器）；

将蓝牙模块HC-06（HC-05）连接到TFT-shield上带有“蓝牙”字样的4针连接器上；

将 6-12V 电源适配器连接到 Arduino UNO 板上的电源输入。

打开电源后，TFT shield 的屏幕应变为红色。这意味着愿意从 Android 手机接收命令。

在安卓手机上执行以下操作：

在 Android 手机上启动ArduinoTFT应用程序；

将手机置于水平位置；

开启蓝牙连接，选择检测到的蓝牙模块（HC-06）；

屏幕上应出现两个窗口和四个按钮：

右上角窗口是手机的相机取景窗口；

左侧大窗口 - 接收或发送的图像。

按钮功能：

将单个图像从 Android 手机传输到 Arduino；

将图像从 Android 手机连续传输到 Arduino；

将单个图像从 Arduino 传输到 Android 手机；

将图像从 Arduino 连续传输到 Android 手机。

图像大小为 320x240 像素 (2-5 kB)。项目不难，感兴趣的朋友可以试试。

文章【1】：https://create.arduino.cc/projecthub/alf81010/unique-tft-shield-for-arduino-uno-start-477f8c

文章【2】：https://create.arduino.cc/projecthub/alf81010/unique-arduino-tft-shield-ov7670-cam-live-view-7bf9bc
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