JPEG2000的近距離無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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　　采用現(xiàn)有的3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線視頻傳輸?shù)姆椒ㄟm合遠(yuǎn)距離使用，在近距離時(shí)使用這種傳輸方式不僅費(fèi)用高，而且?guī)挼貌坏奖ＷC。針對(duì)以上問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種近距離無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)采用專(zhuān)用的JPEG2000視頻壓縮器件ADV212來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻壓縮;基于多外部接口和低功耗的考慮，選用Cortex-M3內(nèi)核的嵌入式處理器LPC1768對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制;無(wú)線傳輸采用nRF24LU1+來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　1 無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)的組成

　　無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)主要由視頻圖像采集模塊、JPEG2000實(shí)時(shí)壓縮模塊、控制模塊和通信模塊等組成。無(wú)線視頻傳輸結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

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　　主要模塊介紹如下：

　　①視頻圖像采集模塊，由CMOS圖像傳感器OV7670構(gòu)成，完成圖像的采集和濾波處理;

　?、贘PEG2000實(shí)時(shí)壓縮模塊，主要由JPEG2000編解碼芯片ADV212完成視頻的實(shí)時(shí)壓縮;

　　③控制模塊(LPC1768)，處理紅外觸發(fā)信號(hào)及視頻的存儲(chǔ)和發(fā)送;

　?、芡ㄐ拍K，包括無(wú)線傳輸模塊和網(wǎng)絡(luò)適配器(可擴(kuò)展);

　?、荽鎯?chǔ)器，SD存儲(chǔ)卡。

　　2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)主要包括視頻圖像采集模塊、JPEG2000實(shí)時(shí)壓縮模塊、控制模塊和無(wú)線傳輸模塊。

　　2.1 視頻圖像采集模塊

　　視頻圖像采集由OmniVision公司的OV7670圖像傳感器完成，JPEG2000實(shí)時(shí)壓縮模塊采用ADI公司的ADV212實(shí)時(shí)壓縮芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　2.1.1 OV7670

　　OV7670是30萬(wàn)像素CMOS VGA圖像傳感器。它具有體積小、工作電壓低等特點(diǎn)，可提供單片VGA攝像頭和影像處理器的所有功能;通過(guò)SC CB總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影像數(shù)據(jù);最高幀率可達(dá)30 fps，用戶可以完全控制圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式和傳輸方式;所有圖像處理功能如伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等，都可以通過(guò)I2C總線以SCCB方式進(jìn)行配置;感光陣列為640x480，可以輸出YCbCr(4：2：2)的格式數(shù)據(jù)。

　　2.1.2 ADV212

　　ADV212是ADI公司推出的一款用于實(shí)現(xiàn)靜態(tài)圖像壓縮最新算法標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000的專(zhuān)用圖像壓縮編解碼芯片。它采用SRAM工藝構(gòu)造，延遲小、功耗低、成本低。工作模式可通過(guò)設(shè)置內(nèi)部寄存器來(lái)靈活控制，適用于多種視頻和靜止圖像格式數(shù)據(jù)的壓縮處理。它主要由像素接口、小波變換引擎、熵編解碼器、嵌入式處理器、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、內(nèi)部DMA引擎和外部DMA引擎等組成。單片ADV212單次壓縮最大能處理的數(shù)據(jù)量為1 MB，設(shè)計(jì)中采用YCbCr(4：2：2)格式，單幀數(shù)據(jù)量為600 KB，完全可以滿足要求。視頻圖像采集與控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

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　　OV7670的初始化配置由控制器LPC1768通過(guò)I2C總線以SCCB方式進(jìn)行配置，可以進(jìn)行讀寫(xiě)的寄存器地址范圍是00～C9H，其中很多不用進(jìn)行改寫(xiě)，只需默認(rèn)值;使能信號(hào)為ENABLE=1，非使能信號(hào)為DISABLE=0;從地址0x42是寫(xiě)，0x43是讀。常用的寄存器COM7(12H)是輸出格式寄存器，COM10(15H)是行場(chǎng)設(shè)置寄存器以及其他COM類(lèi)通用控制寄存器。

　　LPC1678通過(guò)設(shè)置引腳PWDN為高電平使其進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如果有觸發(fā)信號(hào)，則進(jìn)行視頻圖像采集;視頻采集由OV7670和ADV212來(lái)完成。其中引腳PCLK為像素時(shí)鐘信號(hào)，HREF為行同步信號(hào)，VSYNC為幀同步信號(hào)，數(shù)據(jù)格式采用YCbCr(4：2：2)(8位)。這正好符合ADV212芯片要求的格式，通過(guò)OV7670的D[7：0]引腳與ADV212的VDATA[11：4]引腳來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸。

　　2.2 無(wú)線傳輸模塊

　　2.2.1 nRF24LU1+無(wú)線收發(fā)芯片

　　nRF24LU1+是Nordic公司推出的一款將高性能射頻收發(fā)器和單片USBdongle功能結(jié)合起來(lái)的無(wú)線收發(fā)芯片。它可實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)到USB數(shù)據(jù)形式的轉(zhuǎn)換，這樣就實(shí)現(xiàn)了芯片與PC機(jī)的連接。nRF24LU1+內(nèi)含1個(gè)增強(qiáng)型的8051內(nèi)核、無(wú)線收發(fā)模塊以及符合全速USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)的器件控制器。VBUS(USB工作電源)工作電壓范圍為4.0～5.25 V。nRF24LU1+是單片結(jié)構(gòu)，外形尺寸為5 mm×5 mm。它的最高速率可達(dá)2 Mbps，兼容所有nRF24系列芯片;使用Enhanced Shocked Bust技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的自動(dòng)打包、解包和傳輸處理(應(yīng)答/重傳)功能。nRF24LU1+外圍電路如圖3所示。

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