Радиолаборатория "Импульс"

Эиком - электронные компоненты и радиодетали

R9AL | 2025 / Конструкторы: Набор "ИнтроСат" - Подключение камеры uCAM-III к ПК через USB-UART и настройка фокуса

На официальном сайте производителя камеры доступна для загрузки утилита «uCAM-III Demo», позволяющая при подключении камеры напрямую к ПК через USB-UART конвертер протестировать ее работу в разных режимах. Эту утилиту, в том числе, удобно использовать для настройки фокуса камеры, т. к. она позволяет быстрее всего получить фотографию, а также включить «видео режим», предполагающий непрерывную съемку фотографий, что удобно как раз при подстройке фокуса.

Процесс подстройки фокуса пошагово:

Скачиваем утилиту «uCAM-III Demo» с официального сайта https://4dsystems.com.au/ucam-iii (вкладка «Downloads»).
Подключаем соединительными проводами камеру к USB-UART конвертеру в соответствии с распиновкой

uCAM-III USB-UART

5V 5V

TX RX

RX TX

GND GND
Разархивируем утилиту и запускаем её. Устанавливаем параметры в соответствии со скриншотом ниже (разрешение и формат фотографии могут быть другими).
Нажимаем кнопки интерфейса соответствии с подписанным на них порядком (1. Open comms, 2. Sync, 3. Init и т. д.)
На объективе модуля камеры ослабляем стопорное кольцо. Прокручивая объектив и оценивая четкость полученной фотографии через интерфейс утилиты, получаем необходимое фокусное расстояние

Как сделать фотку?

Скачиваем библиотеку для камеры https://github.com/AlekseiProkhorov/uCAMIII (code -> download ZIP). Данная библиотека упрощает работу с камерой, она содержит в себе класс uCAMIII и методы, позволяющие передавать фотографию через UART интерфейсы и/или сохранять её на карту памяти.

Разбор кода для вывода фотографии через UART интерфейс

В данном коде для вывода фотографии на компьютер мы будем использовать UART0 интерфейс нашего микроконтроллера (выводы TX1 и RX1 на материнской плате, куда обычно подключается Bluetooth). Обмен данными по этому интерфейсу вы уже осуществляли, обращаясь к нему через объект Serial.

Чтобы работать с камерой, в первую очередь нужно подключить библиотеку:
```
#include <uCamIII.h>
```
Настроим обмен данными с камерой. Создаем объект класса HardwareSerial. В качестве атрибута передаем идентификатор, соответствующий выбранному свободному UART. Если вы используете пины TX2 и RX2, это идентификатор «USART2», если TX3 и RX3 - «USART3». Например:
```
HardwareSerial camera_interface(USART3);
```
Создаем объект класса UCAMIII, чтобы передавать камере команды по выбранному интерфейсу. В качестве атрибутов необходимо указать адреса объектов, отвечающих за взаимодействие по UART интерфейсу с камерой (&camera_interface) и вывод данных (&Serial).
```
UCAMIII camera(&camera_interface, &Serial);
void setup() {
```
Данный метод инициализирует обмен данными по выделенному для камеры UART интерфейсу.
```
camera.begin();
```
Данный метод инициализирует обмен данными по выделенному вывода данных UART интерфейсу. Скорость должна соответствовать той, на которую настроены ваши Bluetooth-модули и загрузка программы.
```
Serial.begin(115200, SERIAL_8E1);
}

void loop() {
```
В цикле loop() вызывается метод print_picture(), внутри которого содержиться код, выполняющий отправку команд камере для сохранения новой фотографии в её буфере. Затем происходит считывание сохраненной фотографии и ее отправка через указанный для вывода UART интерфейс (в данном примере UART0).
```
camera.print_picture();
}
```
После загрузки кода, в случае если UART0 МК спутника подключен к ПК через USB-UART конвертер или пару Bluetooth модулей, можно открыть в Arduino IDE монитор порта и убедиться, что нам выводятся байты фотографии в сжатом формате JPEG

Самый простой способ получить из этих байтов фотографию - воспользоваться одним из онлайн сервисов. Вот один из них ( https://codepen.io/abdhass/full/jdRNdj/). Достаточно скопировать все байты фотографии из монитора порта и вставить в соответствующее окно на сайте и нажать «Convert».

Рассмотрим еще несколько вариантов. Можно воспользоваться шестнадцатеричным редактором. Один из них HxD. Скачать можно здесь ( «https://mh-nexus.de/en/downloads.php?product=HxD20/»).

Достаточно создать новый файл, затем вставить в главном окне скопированную из монитора порта фотографию в шестнадцатеричном формате.

Подтвердить операцию

Далее сохраняем фотографию с расширением «.jpeg».

Если вы очень хотите автоматизировать данный процесс сохранения фотографии, то проще всего это сделать написав простой скрипт на Python’е, который будет считывать данные из COM порта и сохранять каждую фотографию в новый файл

Как сделать фотку и сохранить на карту памяти?

При помощи указанной выше библиотеки можно аналогичным образом реализовать сохранение фотографии на карту памяти, подключенную по интерфейсу SPI. Если вы воспользуетесь картой памяти формата microSD и вставите её в слот, распаянный на материнской плате конструктора, то подключите её к первому SPI интерфейсу МК.

Разбор кода для сохранения фотографии на карту памяти через SPI интерфейс
```
Подключаем библиотеки для работы с SPI и картой памяти.
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <uCamIII.h>
```
Создаем переменные
```
File picture_file; //переменная класса File, для работы с файлами на карте 
int picture_number = 0; //переменная - номер фотографии
String picture_file_name; //переменная - имя файла фотографии

HardwareSerial camera_interface(USART3);
```
В данном примере, при создании объекта класса UCAMIII, в качестве атрибута указывается только адрес объекта, отвечающего за взаимодействие по UART интерфейсу с камерой (&camera_interface), т.к. вывод (сохранение) фотографии происходит на карту памяти.
```
UCAMIII camera(&camera_interface);
```
Создаем переменную, хранящую пин к которому подключен Chip Select карты памяти. В условиях распаянного на материнской плате слота - это всегда PA4, для первого SPI.
```
const int spi_CS_pin = PA4;

void setup() {
  camera.begin();
  Serial.begin(115200, SERIAL_8E1);
```
Производим инициализацию карты памяти и, при помощи условного оператора, выводим сообщение о успешной инициализации или ошибке. Ошибка может возникать из-за поврежденной карты памяти или слота на материнской плате.
```
  if (!SD.begin(spi_CS_pin)) {
    Serial.println("SD card initialization failed!");
    while (1);
  }
  Serial.println("SD card initialization done.");
}

void loop() {
```
Присваиваем переменной - имени файла строку со структурой “picture{номер фотографии}.jpg”. Обратите внимание на разрешение файла.
```
  picture_file_name = "picture" + String(picture_number) + ".jpg";
```
Открываем (создаем) файл на карте памяти в режиме записи (FILE_WRITE) с названием picture_file_name.
```
  picture_file = SD.open(picture_file_name, FILE_WRITE);
```
Проверяем успешно ли открылся (создался) файл.
```
  if (picture_file) {
```
Вызываем у объекта класса UCAMIII метод sate_to_sd(), внутри которого содержиться код, выполняющий отправку команд камере для сохранения новой фотографии в её буфере. Затем происходит считывание сохраненной фотографии из буфера и запись на карту памяти через SPI интерфейс. В качестве атрибута передается адрес объекта класса File.
```
    camera.save_to_sd(&picture_file);
```
Закрываем файл, в который была произведена запись.
```
    picture_file.close();
```
Выводим сообщение об успешной записи фотографии на карту памяти.
```
    Serial.println("Picture: " + picture_file_name + " saved.");
```
Увеличиваем счетчик номера фотографии на единицу.
```
    picture_number += 1;
  }
}
```
После загрузки кода, открыв монитор порта, вы должны увидеть сообщение об успешной инициализации карты памяти. Затем должны пойти сообщения о успешных сохранениях фотографий на карту памяти.

После выключения МК, можно извлечь карту памяти. Подключив карту к ПК (скорее всего вам придется использовать кардридер), вы сможете просмотреть сохраненные фотографии.

Вопросы, обсуждения, дополнения (Телеграмм, MAX)

Copyright © R9AL 2025 Все права защищены

uCAM-III	USB-UART
5V	5V
TX	RX
RX	TX
GND	GND