數(shù)字無(wú)線視頻通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文由金鳳凰2018貢獻(xiàn)pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳.建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機(jī)查看.技術(shù)縱橫TECHNOLOGYREVIEW數(shù)字無(wú)線視頻通信系統(tǒng)地設(shè)計(jì)■電子科技大學(xué)王盡秋介紹一種用于家庭可視門(mén)鈴地?zé)o線視頻通信系統(tǒng).該系統(tǒng)將數(shù)字?jǐn)z像頭采集地圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)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(wú)線收發(fā)模塊發(fā)射出去；接收端將該視頻數(shù)據(jù)解調(diào)還原,并傳送到顯示模塊,在ＬＣＤ顯示出來(lái).ｎＲＦ２４０１無(wú)線視頻信號(hào)ＡＴ８９Ｃ５２攝像頭７２６０b5E2RGbCAP目前,國(guó)內(nèi)安裝地可視門(mén)鈴多數(shù)是有線地,或是通過(guò)類(lèi)似于電視系統(tǒng)地調(diào)幅或調(diào)頻方式來(lái)發(fā)送圖像地.出于成本地考慮,這些可視門(mén)鈴系統(tǒng)傳輸距離受限制,信號(hào)質(zhì)量不高,抗干擾性差.隨著用戶要求地提高,尤其是在大型別墅中,門(mén)鈴和圖像接收端相距較遠(yuǎn),這就需要將有線變?yōu)闊o(wú)線,模擬信號(hào)調(diào)幅或調(diào)頻無(wú)線傳輸變?yōu)閿?shù)字信號(hào)調(diào)制<ＦＳＫ,ＱＦＳＫ,ＧＦＳＫ）無(wú)線傳輸.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(guò)系統(tǒng)地?cái)?shù)字化,圖像信號(hào)質(zhì)量得到提高,抗干擾性得到大大加強(qiáng)；同時(shí),整個(gè)系統(tǒng)地體積相比其它地傳輸方式將會(huì)減小很多,因此,具有廣泛地商業(yè)應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景.由于我們地系統(tǒng)用于別墅單用戶地可視門(mén)鈴,因此對(duì)圖像地連續(xù)性要求不高.設(shè)想一下,在戶主聽(tīng)到門(mén)鈴響,再到門(mén)口查看監(jiān)視器地畫(huà)面最少需要３ｓ.只需要傳輸１幀圖像到監(jiān)視終端,讓?xiě)糁骺吹絹?lái)訪者是誰(shuí)就可以了.因此由于成本地原因,我們會(huì)把采集到地圖像直接傳輸出去而中間不會(huì)加上昂貴地圖像壓縮解壓縮芯片.整個(gè)數(shù)字無(wú)線視頻通信系統(tǒng)主要由三個(gè)模塊構(gòu)成：圖像采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像接收顯示模塊,如圖１所示.p1EanqFDPw圖像采集模塊數(shù)據(jù)傳輸模塊圖像接收顯示模塊數(shù)字?jǐn)z像頭7620FPGA(緩存圖像數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)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(jī)MCU(初始化7620,控制其它外設(shè)>其它外設(shè)<鍵盤(pán),照明…>視頻數(shù)據(jù)緩沖(512KB>圖２圖像采集模塊硬件結(jié)構(gòu)輸出并行１６位圖像信號(hào),包括８位地色度信號(hào)、８位地亮度信號(hào)以及場(chǎng)同步與行同步信號(hào).１幀圖像<６４０×４８０）地尺寸是６４０×４８０×１６＝４９１５２００<位）如果以ＲＦ發(fā)送模塊ｎＲＦ２４０１地最大速度１Ｍｂｐｓ來(lái)計(jì)算,發(fā)送１幀圖像所要地時(shí)間為４９１５２００／１００００００＝４．９１５２<ｓ）這顯然太長(zhǎng)了.不過(guò),７６２０還有一種工作模式就是,通過(guò)降低分辨率來(lái)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就可以到達(dá)接收端,滿足可視門(mén)鈴地要求.８位色度信號(hào)、８位亮度信號(hào)以及場(chǎng)同步與行同步信號(hào)先通過(guò)ＦＰＧＡ緩存到ＲＡＭ,同時(shí)轉(zhuǎn)換為異步串行數(shù)據(jù),通過(guò)ＲＦ模塊發(fā)送.圖３是７６２０地工作時(shí)序.圖３中,Ｙ信號(hào)是８位亮度信號(hào),ＵＶ是８位色度信號(hào).ＶＳＹＮＣ是場(chǎng)同步信號(hào),ＨＲＥＦ是行同步信號(hào).ＦＰＧＡ地工作是完成圖像數(shù)據(jù)地緩存控制以及啟動(dòng)ＲＦ模塊發(fā)送圖像數(shù)據(jù).這里,采用Ａｌｔｅｒａ公司地ＥＰＦ６０１６.它是一顆１６０００門(mén)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)模塊組成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(wàn)像素地ＣＭＯＳ攝像頭.它5PCzVD7HxA22２００４．７TECHNOLOGYREVIEW技術(shù)縱橫前,ＲＥＡＤＹ是ＭＣＵ對(duì)ＦＰＧＡ地控制信號(hào),ＤＡＴＡ是ＦＰＧＡ與ＲＦ模塊之間地串行數(shù)據(jù)線.當(dāng)用戶按下門(mén)鈴,ＭＣＵ收到命令開(kāi)啟照明燈,同時(shí)初始化攝像頭７２６０,并發(fā)送ＲＥＡＤＹ信號(hào)給ＦＰＧＡ,通知其準(zhǔn)備接收?qǐng)D像信號(hào).由７２６０地工作時(shí)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(gè)高電平,ＦＰＧＡ準(zhǔn)備接收信號(hào).１幀圖像由很多行組成.這些行在場(chǎng)同步信號(hào)ＶＳＹＮＣ地兩個(gè)高電平之間傳送,而每一行地信號(hào)傳輸則由ＨＲＥＦ同步.當(dāng)ＨＲＥＦ地上升沿來(lái)到后,ＦＰＧＡ開(kāi)始接收?qǐng)D像數(shù)據(jù).在ＰＣＬＫ地上升沿,每一行地圖像數(shù)據(jù)通過(guò)Ｙ口和ＵＶ口送出,從時(shí)序圖可以看到１行包括６４０個(gè)點(diǎn).ＦＰＧＡ需要將收到地圖像緩存到５１２ＫＢ地ＲＡＭ,需jLBHrnAILg偶場(chǎng)VSYNCt8t8(FODD=0>奇場(chǎng)(FODD=1>要有２０位地地址信號(hào)線和８位地?cái)?shù)據(jù)信號(hào)線.ＦＰＧＡ采集到地圖像信號(hào)是并行地?cái)?shù)字信號(hào).要將這些信號(hào)發(fā)射出去,還需要轉(zhuǎn)化為異步串行數(shù)據(jù),這個(gè)工作由ＦＰＧＡ來(lái)完成.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(lèi)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(méi)有信號(hào)時(shí),ＤＡＴＡ線為高電平；要傳送數(shù)據(jù)地時(shí)候,先發(fā)送１個(gè)低電平脈沖<起始位）,緊接著２個(gè)字節(jié)地?cái)?shù)據(jù)<Ｙ［７：０］,ＵＶ［７：０］）,然后再發(fā)送１個(gè)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主要完成以下幾個(gè)任務(wù)：①初始化數(shù)字?jǐn)z像頭７６２０；②控制其它外設(shè),接收和處理鍵盤(pán)命令,控制照明設(shè)備地開(kāi)啟等；Zzz6ZB2LtkHREFt6t2PCLKxt1t4t312有效數(shù)據(jù)640t5t7③與ＦＰＧＡ協(xié)同工作,并提供人機(jī)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圖像傳輸模塊圖像傳輸模塊<ＲＦｍｏｄｕｌｅ）由一塊單片無(wú)線收發(fā)芯片ｎＲＦ２４０１完成.ｎＲＦ２４０１FPGA(緩存圖像數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器,從RF模塊接收數(shù)據(jù),傳輸數(shù)據(jù)到LCD顯示>視頻歷史記錄(2MB閃存>像接收、圖像轉(zhuǎn)換和暫存、圖像顯示.如圖７所示.<１）圖像接收?qǐng)D像接收部分也是由無(wú)線收發(fā)芯片ｎＲＦ２４０１0YujCfmUCw圖像接收模塊<ｎＲＦ２４０１）視頻數(shù)據(jù)緩沖(512KB存儲(chǔ)器>圖７圖像接收顯示模塊硬件結(jié)構(gòu)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)鍵詞介紹嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)地基本框架和信息流程,及其ＣＰＵＳ３Ｃ４５１０Ｂ地體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)部資源；說(shuō)明在所選用ｕＣｌｉｎｕｘ操作系統(tǒng)下,添加ＳＰＩ接口驅(qū)動(dòng)程序地詳細(xì)過(guò)程.家庭網(wǎng)關(guān)Ｓ３Ｃ４５１０ＢｕＣｌｉｎｕｘＳＰＩ軟件模擬eUts8ZQVRd引言隨著信息社會(huì)地發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)和信息家電越來(lái)越多地出現(xiàn)在人們地生活中.人們普遍要求將家庭內(nèi)地所有家用電器與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)主人在遠(yuǎn)方用計(jì)算機(jī)或電話通過(guò)Ｉｎｔｅｒｎｅｔ對(duì)家庭用電設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控.家用電器制造商可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其生產(chǎn)地設(shè)備進(jìn)行售后跟蹤服務(wù)；家用電器有故障時(shí)能自動(dòng)按預(yù)設(shè)地郵件地址來(lái)發(fā)送電子郵件進(jìn)行報(bào)警.這就需要有一個(gè)“家庭網(wǎng)絡(luò)中央控制器”它對(duì)外與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ連接,對(duì)內(nèi)通過(guò)家庭內(nèi)部無(wú)線.局域網(wǎng)將所有家用電器連接成一體,從而確保信息家電安全地接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ.當(dāng)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(jī)作為硬件平臺(tái),由于價(jià)位高而均未被市場(chǎng)容納.嵌入式Ｉｎｔｅｒｎｅｔ是近幾年發(fā)展起來(lái)地一項(xiàng)新興技術(shù).以３２位ＡＲＭ嵌入式微處理器為硬件平臺(tái),通過(guò)移植嵌入式操作系統(tǒng)ｕＣｌｉｎｕｘ內(nèi)核,開(kāi)發(fā)相應(yīng)地硬件驅(qū)動(dòng)、微型ＧＵＩ和上層應(yīng)用軟件,最終實(shí)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(jià)格便宜地特點(diǎn).命令后將數(shù)據(jù)傳送給ＳＥＤ１３５３,由它將一幅圖像地?cái)?shù)據(jù)暫時(shí)緩存到存儲(chǔ)器.當(dāng)戶主按下應(yīng)答鍵,ＭＣＵ傳達(dá)顯示命令,ＳＥＤ１３５３就從存儲(chǔ)器取出數(shù)據(jù)傳送給ＬＣＤ,戶主就能見(jiàn)到來(lái)訪者了.sQsAEJkW5T時(shí)鐘控制信號(hào)單片機(jī)地址信號(hào)MCU控制信號(hào)SED1353LCD顯示屏存儲(chǔ)器１系統(tǒng)地硬件組成本系統(tǒng)以高性能、低價(jià)格地Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ為主ＣＰＵ.它是Ｓａｍｓｕｎｇ公司推出地基于ＡＲＭ７ＴＤＭＩ核,精簡(jiǎn)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,大大降低了芯片地功耗.Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ片上資源：一個(gè)總線仲裁器可以根據(jù)總線仲裁優(yōu)先級(jí)在片上功能模塊和外圍設(shè)備之間進(jìn)行系統(tǒng)總線控制權(quán)分配；８ＫＢ指令、數(shù)據(jù)復(fù)用Ｃａｃｈｅ,每１２８ｂｉｔ為１頁(yè),并可全部或部分設(shè)置為ＳＲＡＭ；１個(gè)主Ｉ２Ｃ總線控制器,可作為主發(fā)送器或主接收器,能連接多個(gè)從設(shè)備；２個(gè)通用ＤＭＡ；１８?jìng)€(gè)通用Ｉ／Ｏ口；２路４線ＵＡＲＴ口,其中一個(gè)支持ＩｒＤＡ１．０,可用于紅外通信；６組ＲＯＭ／ＳＲＡＭ／Ｆｌａｓｈ用于管理外部存儲(chǔ)器.另外,可擴(kuò)展４組動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器和４ＢＡＮＫ擴(kuò)展Ｉ／Ｏ設(shè)備；２通道帶有雙ＤＭＡ傳送方式地ＨＤＬＣ口；１個(gè)１０Ｍ／１００Ｍ自適應(yīng)以太網(wǎng)控制器.圖１為家庭網(wǎng)關(guān)地硬件框圖,以Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ為基本核心系統(tǒng),外圍擴(kuò)展一系列功能模塊.有４×４鍵盤(pán)及大屏幕ＬＣＤ顯示構(gòu)成良好地人機(jī)界面,用于手動(dòng)本地參數(shù)查詢(xún)和設(shè)定.家庭網(wǎng)關(guān)基本系統(tǒng)以ＳＰＩ接口與ＰＴＲ３０００GMsIasNXkA４印制板設(shè)計(jì)要點(diǎn)為了獲得好地射頻性能,印制板<ＰＣＢ）地設(shè)計(jì)是非常重要地.發(fā)射和接收端電路使用兩層地ＰＣＢ板,空余部分大面積連續(xù)接地<在天線底下不應(yīng)有接地面）.設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使用高性能地射頻電容<大容量電容與