# DVP 模块设计文档

> 文档版本：1.0 · 日期：2026-03-15 · 状态：已发布

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## 1. 模块概述

DVP（Digital Video Port）模块负责将 Mini212G2 传感器输出的 8-bit CMOS 并行数据转换为内存中可访问的帧缓冲（FrameBuffer）。整个采集链路通过硬件 DMA ping-pong 和快速中断实现，CPU 占用极低。

源文件：`Debug/dvp.c` / `Debug/dvp.h`

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## 2. DVP 硬件连接与引脚映射

所有 DVP 引脚配置为 **浮空输入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）**。

| 引脚 | DVP 信号 | 说明 |
|------|----------|------|
| PA4 | D0 | 数据位 0 |
| PA5 | D1 | 数据位 1 |
| PA6 | D2 | 数据位 2 |
| PA9 | D3 | 数据位 3 |
| PA10 | D4 | 数据位 4 |
| PC8 | D5 | 数据位 5 |
| PC9 | D6 | 数据位 6 |
| PC11 | D7 | 数据位 7 |
| PB3 | VSYNC | 帧同步信号 |
| PB8 | HSYNC | 行同步信号 |
| PB9 | PIXCLK | 像素时钟 |

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## 3. DVP 时序配置

在 `DVP_Init()` 中完成以下配置：

### 3.1 工作模式

| 配置项 | 值 | 说明 |
|--------|-----|------|
| 数据宽度 | `RB_DVP_D8_MOD` | 8-bit 并行数据 |
| 采集模式 | `Video_Mode` | 连续帧采集（非快照模式） |
| 捕获控制 | 持续捕获（CR1 CM=0） | 不限帧数 |

### 3.2 信号极性

| 信号 | 寄存器位 | 配置值 | 说明 |
|------|----------|--------|------|
| VSYNC | `RB_DVP_V_POLAR` | **1（高有效）** | DIGITAL_FIELD_VALID 高电平期间为有效帧行 |
| HSYNC | `RB_DVP_H_POLAR` | 0（高有效）| 标准高有效行同步 |
| PCLK | `RB_DVP_P_POLAR` | 0（上升沿采样）| 正常时钟极性 |

> **与手册对应**：Mini212G2 FIELD_VALID 高电平为有效期，因此 V_POLAR 置 1（高有效），与硬件手册时序图一致。

### 3.3 图像尺寸配置

| 寄存器 | 值 | 说明 |
|--------|-----|------|
| `DVP->COL_NUM` | 512（`BYTES_PER_LINE`） | 每行字节数 = 256 像素 × 2 字节 |
| `DVP->ROW_NUM` | 1 | 每行触发一次 ROW_DONE 中断 |

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## 4. DMA ping-pong 行缓冲机制

### 4.1 缓冲区配置

```c
__attribute__((aligned(4))) uint8_t DMA_LineBuf0[512];  /* DMA_BUF0 */
__attribute__((aligned(4))) uint8_t DMA_LineBuf1[512];  /* DMA_BUF1 */
```

两个缓冲区分别挂载在 `DVP->DMA_BUF0` 和 `DVP->DMA_BUF1`，DVP 硬件在两者之间自动切换，无需 CPU 干预。

### 4.2 缓冲切换逻辑

ROW_DONE 中断触发时，硬件已切换到 **下一个缓冲**开始写入。因此正确读取方法为：

```c
/* BUF_TOG=1 表示 DMA 正在写 BUF0，此时应读 BUF1（刚写完的那个） */
uint8_t *src = (DVP->CR1 & RB_DVP_BUF_TOG) ? DMA_LineBuf0 : DMA_LineBuf1;
```

即：`BUF_TOG` 状态位指示**当前正在写入的缓冲**，应读取**另一个**刚刚完成写入的缓冲。

### 4.3 尺寸约束

修改传感器分辨率时，必须同时更新以下三个宏（`dvp.h`）：

```c
#define SENSOR_WIDTH    256   /* 像素列数 */
#define SENSOR_HEIGHT   192   /* 像素行数 */
#define BYTES_PER_LINE  512   /* SENSOR_WIDTH × 2 字节/像素 */
```

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## 5. DVP IRQ 帧组装逻辑

中断处理函数声明：

```c
void DVP_IRQHandler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));
```

`WCH-Interrupt-fast` 属性使中断跳过通用寄存器入栈，显著降低中断延迟，确保在下一行像素时钟到来（Mini212G2 @ 25 Hz，每行约 42.67 µs）前完成 512 B 的 `memcpy`。

### 5.1 帧同步（STR_FRM 中断）

VSYNC 上升沿触发，是帧同步的**唯一锚点**：

```c
if (DVP->IFR & RB_DVP_IF_STR_FRM) {
    DVP->IFR = RB_DVP_IF_STR_FRM;
    current_line_idx = 0;   /* 重置行计数器 */
    dvp_frame_count++;
}
```

### 5.2 行完成（ROW_DONE 中断）

每行像素传输完成后触发：

```c
if (DVP->IFR & RB_DVP_IF_ROW_DONE) {
    DVP->IFR = RB_DVP_IF_ROW_DONE;
    uint8_t  *src = (DVP->CR1 & RB_DVP_BUF_TOG) ? DMA_LineBuf0 : DMA_LineBuf1;
    uint32_t  idx = current_line_idx;
    current_line_idx++;
    if (idx < SENSOR_HEIGHT) {
        memcpy(FrameBuffer[idx], src, BYTES_PER_LINE);
        if (idx == SENSOR_HEIGHT - 1) {          /* 第 191 行完成 */
            Frame_Ready_Flag  = 1;               /* 通知业务任务 */
            Ready_Frame_Count = dvp_frame_count; /* 记录帧号 */
        }
    }
}
```

> **注意：先读 `idx` 再递增**，避免 off-by-one。STR_FRM 将 `idx` 置 0，首次 ROW_DONE 时 `idx=0`，将数据写入 `FrameBuffer[0]`，符合预期。

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## 6. FrameBuffer 数据格式

```c
__attribute__((aligned(4))) uint8_t FrameBuffer[SENSOR_HEIGHT][BYTES_PER_LINE];
/* = uint8_t[192][512] */
```

### 6.1 像素访问方式

FrameBuffer 声明为 `uint8_t` 数组，实际存储 `uint16_t` 小端序温度值：

```c
/* 访问第 row 行、第 col 列的温度 */
uint16_t *pixels = (uint16_t *)FrameBuffer;
uint16_t raw_val = pixels[row * SENSOR_WIDTH + col];
```

### 6.2 温度换算（TMP 模式）

```
温度（°C）= raw_val × 0.1
```

例：`raw_val = 370` → `37.0°C`

### 6.3 字节序说明

CH32V307 为**小端序**（Little-Endian）：

| 偏移 | 内容 |
|------|------|
| `FrameBuffer[row][col*2 + 0]` | 温度低字节 |
| `FrameBuffer[row][col*2 + 1]` | 温度高字节 |

传感器必须配置为 **CMOS8(LSB) 模式**（低字节先发），否则字节顺序反转，温度值错误。

### 6.4 内存布局摘要

| 参数 | 值 |
|------|-----|
| 总大小 | 192 × 512 = 98,304 字节 ≈ 96 KB |
| 每行 | 512 字节 = 256 像素 |
| 像素格式 | uint16_t，小端，0.1°C/LSB，TMP 模式绝对温度 |
| 对齐 | 4 字节对齐（`__attribute__((aligned(4)))`） |

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## 7. 相关文档

| 文档 | 内容 |
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| [系统总览.md](系统总览.md) | FreeRTOS 任务拓扑、Frame_Ready_Flag 同步机制 |
| [Mini212G2预配置指南.md](../Mini212G2预配置指南.md) | CMOS8(LSB) + TMP 模式配置命令 |