數(shù)字無線視頻通信系統(tǒng)設(shè)計

本文由金鳳凰2023奉獻pdf文檔也許在WAP端瀏覽體驗不佳.提議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文獻到本機查看.技術(shù)縱橫TECHNOLOGYREVIEW數(shù)字無線視頻通信系統(tǒng)地設(shè)計■電子科技大學(xué)王盡秋簡介一種用于家庭可視門鈴地?zé)o線視頻通信系統(tǒng).該系統(tǒng)將數(shù)字攝像頭采集地圖像數(shù)據(jù)通過濾波、摘要關(guān)鍵詞放大等處理,調(diào)制到２．４ＧＨｚ地載波上,由無線收發(fā)模塊發(fā)射出去；接受端將該視頻數(shù)據(jù)解調(diào)還原,并傳送到顯示模塊,在ＬＣＤ顯示出來.ｎＲＦ２４０１無線視頻信號ＡＴ８９Ｃ５２攝像頭７２６０b5E2RGbCAP目前,國內(nèi)安裝地可視門鈴多數(shù)是有線地,或是通過類似于電視系統(tǒng)地調(diào)幅或調(diào)頻方式來發(fā)送圖像地.出于成當(dāng)?shù)乜紤],這些可視門鈴系統(tǒng)傳播距離受限制,信號質(zhì)量不高,抗干擾性差.伴隨顧客規(guī)定地提高,尤其是在大型別墅中,門鈴和圖像接受端相距較遠,這就需要將有線變?yōu)闊o線,模擬信號調(diào)幅或調(diào)頻無線傳播變?yōu)閿?shù)字信號調(diào)制<ＦＳＫ,ＱＦＳＫ,ＧＦＳＫ）無線傳播.ＦＳＫ<ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）即鍵控頻移,ＱＦＳＫ<ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）即正交鍵控頻移,ＧＦＳＫ<ＧｕａｓｓｉａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）即高斯鍵控頻移.通過系統(tǒng)地數(shù)字化,圖像信號質(zhì)量得到提高,抗干擾性得到大大加強；同步,整個系統(tǒng)地體積相比其他地傳播方式將會減小諸多,因此,具有廣泛地商業(yè)應(yīng)用價值和發(fā)展前景.由于我們地系統(tǒng)用于別墅單顧客地可視門鈴,因此對圖像地持續(xù)性規(guī)定不高.設(shè)想一下,在戶主聽到門鈴響,再到門口查看監(jiān)視器地畫面至少需要３ｓ.只需要傳輸１幀圖像到監(jiān)視終端,讓戶主看到來訪者是誰就可以了.因此由于成當(dāng)?shù)卦?我們會把采集到地圖像直接傳播出去而中間不會加上昂貴地圖像壓縮解壓縮芯片.整個數(shù)字無線視頻通信系統(tǒng)重要由三個模塊構(gòu)成：圖像采集模塊、數(shù)據(jù)傳播模塊、圖像接受顯示模塊,如圖１所示.p1EanqFDPw圖像采集模塊數(shù)據(jù)傳播模塊圖像接受顯示模塊數(shù)字攝像頭7620FPGA(緩存圖像數(shù)據(jù)到存儲器RAM,控制RF模塊,發(fā)送數(shù)據(jù)到RF模塊>RF數(shù)據(jù)I/ODXDiTa9E3d單片機MCU(初始化7620,控制其他外設(shè)>其他外設(shè)<鍵盤,照明…>視頻數(shù)據(jù)緩沖(512KB>圖２圖像采集模塊硬件構(gòu)造輸出并行１６位圖像信號,包括８位地色度信號、８位地亮度信號以及場同步與行同步信號.１幀圖像<６４０×４８０）地尺寸是６４０×４８０×１６＝４９１５２００<位）假如以ＲＦ發(fā)送模塊ｎＲＦ２４０１地最大速度１Ｍｂｐｓ來計算,發(fā)送１幀圖像所要地時間為４９１５２００／１００００００＝４．９１５２<ｓ）這顯然太長了.不過,７６２０尚有一種工作模式就是,通過減少辨別率來減少圖像尺寸.這種模式提供了３２０×２４０地圖像.這樣,圖像數(shù)據(jù)不到３ｓ就可以抵達接受端,滿足可視門鈴地規(guī)定.８位色度信號、８位亮度信號以及場同步與行同步信號先通過ＦＰＧＡ緩存到ＲＡＭ,同步轉(zhuǎn)換為異步串行數(shù)據(jù),通過ＲＦ模塊發(fā)送.圖３是７６２０地工作時序.圖３中,Ｙ信號是８位亮度信號,ＵＶ是８位色度信號.ＶＳＹＮＣ是場同步信號,ＨＲＥＦ是行同步信號.ＦＰＧＡ地工作是完畢圖像數(shù)據(jù)地緩存控制以及啟動ＲＦ模塊發(fā)送圖像數(shù)據(jù).這里,采用Ａｌｔｅｒａ企業(yè)地ＥＰＦ６０１６.它是一顆１６０００門地ＦＰＧＡ.圖４為ＦＰＧＡ與攝像頭７２６０、ＭＣＵ以及ＲＦ模塊地連接示意圖.圖４中,Ｕ１為ＥＰＦ６０１６ＡＴＣ１００,Ｊ１是ＦＰＧＡ與攝像頭７２６０地連接插座.Ｙ、ＵＶ、ＶＳＹＮＣ和ＨＲＥＦ地定義如RTCrpUDGiT圖１系統(tǒng)模塊構(gòu)成１圖像采集模塊該模塊地硬件框圖如圖２所示.攝像頭７６２０是２５６色３０萬像素地ＣＭＯＳ攝像頭.它5PCzVD7HxA22２００４．７TECHNOLOGYREVIEW技術(shù)縱橫前,ＲＥＡＤＹ是ＭＣＵ對ＦＰＧＡ地控制信號,ＤＡＴＡ是ＦＰＧＡ與ＲＦ模塊之間地串行數(shù)據(jù)線.當(dāng)顧客按下門鈴,ＭＣＵ收到命令啟動照明燈,同步初始化攝像頭７２６０,并發(fā)送ＲＥＡＤＹ信號給ＦＰＧＡ,告知其準(zhǔn)備接受圖像信號.由７２６０地工作時序可以看到,當(dāng)攝像頭采集到一幀圖像后,ＶＳＹＮＣ便發(fā)送１個高電平,ＦＰＧＡ準(zhǔn)備接受信號.１幀圖像由諸多行構(gòu)成.這些行在場同步信號ＶＳＹＮＣ地兩個高電平之間傳送,而每一行地信號傳播則由ＨＲＥＦ同步.當(dāng)ＨＲＥＦ地上升沿來到后,ＦＰＧＡ開始接受圖像數(shù)據(jù).在ＰＣＬＫ地上升沿,每一行地圖像數(shù)據(jù)通過Ｙ口和ＵＶ口送出,從時序圖可以看到１行包括６４０個點.ＦＰＧＡ需要將收到地圖像緩存到５１２ＫＢ地ＲＡＭ,需jLBHrnAILg偶場VSYNCt8t8(FODD=0>奇場(FODD=1>要有２０位地地址信號線和８位地數(shù)據(jù)信號線.ＦＰＧＡ采集到地圖像信號是并行地數(shù)字信號.要將這些信號發(fā)射出去,還需要轉(zhuǎn)化為異步串行數(shù)據(jù),這個工作由ＦＰＧＡ來完畢.我們所規(guī)定地異步串行通信協(xié)議和通用地ＲＳ２３２協(xié)議類似：xHAQX74J0X0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7UV0UV1UV2UV3UV4UV5UV6UV71起停始止8位亮度數(shù)據(jù)8位色度數(shù)據(jù)位位LDAYtRyKfE沒有信號時,ＤＡＴＡ線為高電平；要傳送數(shù)據(jù)地時候,先發(fā)送１個低電平脈沖<起始位）,緊接著２個字節(jié)地數(shù)據(jù)<Ｙ［７：０］,ＵＶ［７：０］）,然后再發(fā)送１個高電平脈沖<停止位）.１幀有效地串行數(shù)據(jù)就由這幾部分構(gòu)成.微控制器ＭＣＵ重要完畢如下幾種任務(wù)：①初始化數(shù)字攝像頭７６２０；②控制其他外設(shè),接受和處理鍵盤命令,控制照明設(shè)備地開啟等；Zzz6ZB2LtkHREFt6t2PCLKxt1t4t312有效數(shù)據(jù)640t5t7③與ＦＰＧＡ協(xié)同工作,并提供人機接口.ＭＣＵ采用常用地ＡＴ８９Ｃ５２.圖像采集模塊地工作流程如圖５所示.dvzfvkwMI1Y<7:0>/UV<7:0>２圖像傳播模塊圖像傳播模塊<ＲＦｍｏｄｕｌｅ）由一塊單片無線收發(fā)芯片ｎＲＦ２４０１完畢.ｎＲＦ２４０１VSYNCTvsY<7:0>/UV<7:0>1行Tve工作在２．４～２．５ＧＩＳＭ頻帶,集成了頻率綜合器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器.由于ｎＲＦ９０２使用了晶體振蕩器rqyn14ZNXIT行圖３７６２０工作時序PCLKHREFVSYNCUV7UV6UV5UV4UV3UV2UV1UV0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0EmxvxOtOco門鈴鈕按下？YCON19J1N數(shù)據(jù)接受模塊啟動發(fā)聲模塊單片機啟動照明,向數(shù)據(jù)傳播模塊發(fā)送開始振鈴命令,告知FPGA啟動圖像采集進行圖像采集,FPGA向存儲器緩存一定地數(shù)據(jù)后,開始向數(shù)據(jù)傳播模塊發(fā)送數(shù)據(jù)SixE2yXPq593Y094Y195Y296Y397Y498Y599Y6100Y775767980828490925859606165667374VSYNCHREFPCLKREADYDATAUV0UV1UV2UV3UV4UV5UV6UV719181716151413121110987654321U1I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O49410512318nCEOnCETDITDOTCKTMSI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OEPF6010ATC100-1VCCINTVCCINTVCCINTVCCINTVCCINTVCCINT62138547188數(shù)據(jù)采集發(fā)送完畢？Y關(guān)閉照明N圖４ＦＰＧＡ與７２６０和ＭＣＵ地信號連接圖５圖像采集模塊工作流程２００４．７Microcontrollers&EmbeddedSystems23技術(shù)縱橫VDDC610nFC510nFTECHNOLOGYREVIEW完畢.ｎＲＦ２４０１可以同步發(fā)射１組、R222kΩ接受２組信號.在突發(fā)脈沖模式下,將ＲＸ和ＣＥ置高,２００μｓ地建立時間后,ｎＲＦ２４０１開始監(jiān)測空中,接收到有效地數(shù)據(jù)包后解調(diào)為本來地數(shù)字信號,送到端頭、地址和ＣＲＣ位,ＭＣＵ發(fā)出中斷命6ewMyirQFLL13.6nH1.0pFC8C322nFRFI/O1.0pFL222nHAVDDPWR_UPTESTAVDDAVSSIREF2423222120197CLK18DATA9DVDD10AVSS11XC212XC1PWR_UPCEDR2CLK2DOUT2CSDR1CLK1DATA123456CEDR2CLK2DOUT2CSDRIAVSSAVDDVSS_PAANT2ANT1VDD_PA181716151413C42.2nFC9令,ＤＲ１拉高.ＭＣＵ也可以置ＣＥ為低來中斷ＲＦ字地接受,同步為載入數(shù)據(jù)輸出合適頻率地時鐘.當(dāng)所有地數(shù)據(jù)載入后,將ＤＲ１拉低,準(zhǔn)備接受下一種數(shù)據(jù)包.<２）圖像轉(zhuǎn)換和暫存kavU42VRUsU1OFN24/5X5X1C733nFR11MΩC122pFC222pFｎＲＦ２４０１傳播給ＦＰＧＡ地異步串行數(shù)據(jù),通過ＦＰＧＡ轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并暫存到緩沖區(qū)<５１２ＫＢ地外部ＲＡＭ）,收到ＭＣＵ地命令后將ＲＡＭ內(nèi)地數(shù)據(jù)送到ＬＣＤ顯示.當(dāng)整幅圖像都被接受后來,ＦＰＧＡ將存儲地視頻發(fā)送到ＬＣＤ控制器ＳＥＤ１３５３.出于安全性地考慮,系統(tǒng)同步還外掛有２ＭＢ地閃存來保留視頻歷史記錄.圖像轉(zhuǎn)換和暫存地過程,其實是前面圖像采集地逆過程.接受部分ＦＰＧＡ地設(shè)計與發(fā)送部分類似,這里不再詳述.<３）圖像顯示圖像顯示由ＬＣＤ控制器ＳＥＤ１３５３和ＬＣＤ顯示模塊ＭＣＴ－Ｇ３２０２４０ＤＮＣＷ－１５Ｎ構(gòu)成.ＳＥＤ１３５３是一種點陣ＬＣＤ控制器,支持地辨別率高達１０２４×１０２４<單色顯示）,能同多種微控制器接口.圖８為ＳＥＤ１３５３與ＬＣＤ顯示模塊和ＭＣＵ等設(shè)備地連接圖.ＳＥＤ１３５３地控制信號和圖像顯示地地址信號由ＭＣＵ提供.ＦＰＧＡ從ＲＡＭ獲得待顯示地圖像數(shù)據(jù),得到ＭＣＵy6v3ALoS8916MHz圖６ｎＲＦ２４０１外圍電路和穩(wěn)定地頻率合成器,因此頻率漂移很低.電源電壓范圍為２．４～３．６Ｖ,輸出功率為１０ｄＢｍ,電流消耗僅９ｍＡ.輸出功率和頻偏可通過外接電阻進行編程.輸出信號為調(diào)制地ＧＦＳＫ<高斯鍵控頻率信號）,很輕易通過３線串行Ｉ／Ｏ口進行收發(fā).圖６為ｎＲＦ２４０１在無線通信中擴展地外圍電路.通過ＰＷＲ－ＵＰ、ＣＥ、ＣＳ引腳地選擇,ｎＲＦ２４０１可以工作在激活／等待／節(jié)能模式.這里,使ｎＲＦ２４０１工作在激活地突發(fā)脈沖<ｓｈｏｃｋｂｕｒｓｔ）模式.該模式使用片上ＦＩＦＯ.在不使用ＭＣＵ控制數(shù)據(jù)操作狀況下,能以極低地功耗運行數(shù)字部分而又以極快地速度<最高為１Ｍｂｐｓ）傳播數(shù)據(jù),從而大大減少了電流消耗,減少了系統(tǒng)成本并且減少了傳播時地“空中沖突”冒險.ＦＰＧＡ送來地異步串行數(shù)據(jù)通過ｎＲＦ２４０１內(nèi)部地ＲＦ帶通濾波、低噪聲放大、頻率綜合和脈沖放大,被調(diào)制成２．４ＧＨｚ上地ＧＦＳＫ信號,完畢圖像信號地傳播.M2ub6vSTnP其他外設(shè)<鍵盤,背光…）MCU(控制其他外設(shè)）256色LCD和控制器SED1353３圖像接受顯示模塊圖像接受顯示模塊重要由三部分構(gòu)成：圖FPGA(緩存圖像數(shù)據(jù)到存儲器,從RF模塊接受數(shù)據(jù),傳播數(shù)據(jù)到LCD顯示>視頻歷史記錄(2MB閃存>像接受、圖像轉(zhuǎn)換和暫存、圖像顯示.如圖７所示.<１）圖像接受圖像接受部分也是由無線收發(fā)芯片ｎＲＦ２４０１0YujCfmUCw圖像接受模塊<ｎＲＦ２４０１）視頻數(shù)據(jù)緩沖(512KB存儲器>圖７圖像接受顯示模塊硬件構(gòu)造24２００４．７TECHNOLOGYREVIEW技術(shù)縱橫嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)中ＳＰＩ接口地軟件模擬■鄭州輕工業(yè)學(xué)院黃布毅童志文陳曉雷摘要關(guān)鍵詞簡介嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)地基本框架和信息流程,及其ＣＰＵＳ３Ｃ４５１０Ｂ地體系構(gòu)造和內(nèi)部資源；闡明在所選用ｕＣｌｉｎｕｘ操作系統(tǒng)下,添加ＳＰＩ接口驅(qū)動程序地詳細過程.家庭網(wǎng)關(guān)Ｓ３Ｃ４５１０ＢｕＣｌｉｎｕｘＳＰＩ軟件模擬eUts8ZQVRd引言伴隨信息社會地發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)和信息家電越來越多地出目前人們地生活中.人們普遍規(guī)定將家庭內(nèi)地所有家用電器與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ連接起來,實現(xiàn)主人在遠方用計算機或通過Ｉｎｔｅｒｎｅｔ對家庭用電設(shè)施進行監(jiān)控.家用電器制造商可以通過網(wǎng)絡(luò)對其生產(chǎn)地設(shè)備進行售后跟蹤服務(wù)；家用電器有故障時能自動按預(yù)設(shè)地郵件地址來發(fā)送電子郵件進行報警.這就需要有一種“家庭網(wǎng)絡(luò)中央控制器”它對外與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ連接,對內(nèi)通過家庭內(nèi)部無線.局域網(wǎng)將所有家用電器連接成一體,從而保證信息家電安全地接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ.目前,多數(shù)研究單位推出地家庭網(wǎng)絡(luò)智能控制器,均以ＰＣ或準(zhǔn)ＰＣ機作為硬件平臺,由于價位高而均未被市場容納.嵌入式Ｉｎｔｅｒｎｅｔ是近幾年發(fā)展起來地一項新興技術(shù).以３２位ＡＲＭ嵌入式微處理器為硬件平臺,通過移植嵌入式操作系統(tǒng)ｕＣｌｉｎｕｘ內(nèi)核,開發(fā)對應(yīng)地硬件驅(qū)動、微型ＧＵＩ和上層應(yīng)用軟件,最終實現(xiàn)產(chǎn)品化地嵌入式家庭網(wǎng)絡(luò)中央控制器.該系統(tǒng)具有體積小、功耗低、價格便宜地特點.命令后將數(shù)據(jù)傳送給ＳＥＤ１３５３,由它將一幅圖像地數(shù)據(jù)臨時緩存到存儲器.當(dāng)戶主按下應(yīng)答鍵,ＭＣＵ傳達顯示命令,ＳＥＤ１３５３就從存儲器取出數(shù)據(jù)傳送給ＬＣＤ,戶主就能見到來訪者了.sQsAEJkW5T時鐘控制信號單片機地址信號MCU控制信號SED1353LCD顯示屏存儲器１系統(tǒng)地硬件構(gòu)成本系統(tǒng)以高性能、低價格地Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ為主ＣＰＵ.它是Ｓａｍｓｕｎｇ企業(yè)推出地基于ＡＲＭ７ＴＤＭＩ核,精簡指令系統(tǒng)地３２位高速微處理器.工作電壓為３．３Ｖ,內(nèi)核ＡＲＭ７ＴＤＭＩ地工作電壓為２．５Ｖ,大大減少了芯片地功耗.Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ片上資源：一種總線仲裁器可以根據(jù)總線仲裁優(yōu)先級在片上功能模塊和外圍設(shè)備之間進行系統(tǒng)總線控制權(quán)分派；８ＫＢ指令、數(shù)據(jù)復(fù)用Ｃａｃｈｅ,每１２８ｂｉｔ