s3c2440a的嵌入式無線實時圖像傳輸系統(tǒng)

1、2010 年 第 19 卷 第 1 期計 算 機 系 統(tǒng) 應(yīng) 用基于S3C2440A 的(中南大學(xué)無線實時圖像傳輸系統(tǒng)電子科學(xué)與技術(shù)系 湖南 長沙 410083)摘 要： 提出了一種基于 S3C2440A 的無線實時圖像傳輸?shù)脑O(shè)計方案，該方案利用 S3C2440A 進行控制，通過 USB2.0 控制器 CY7C68013A 實現(xiàn) USB2.0 接口，通過 nRF2401 實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)。闡述該系統(tǒng)的工作原理、硬件及設(shè)計方案。： 無線實時圖像傳輸 nRF2401 CY7C68013A USB2.0系統(tǒng)Embedded Real-Time Wireless Image TransmisWU Ai

2、-Jun, XU Xue-Mei (Department of Electronic Science and Technology, Central SoutSystem Based on S 3C2440Aiversity, Changsha 410083, China)Abstract： This is a design of an embedded real -time wireless image transmissystem based on S3C2440A. Thedesign uses the S3C2440A for the central controller, USB2.

3、0 controller CY7C68013A for USB2.0erfaceand nRf2401 for wireless data transmissoftware design of the system. This article expatiates the principle, hardware structur e andKeywords： real-time wireless image transmis; nRF2401; CY7C68013A; USB2.01引言隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，兩大部分。無線照相機主要由 CMOS壓縮編碼和無線發(fā)射部分組成，圖像頭、J

4、PEG部分用嵌入系統(tǒng)式處理器控制 CMOS頭圖像數(shù)據(jù)并進行技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。進入 20 世紀 90 年代，技術(shù)全面展開，目前已成為通信和消費類產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在通信領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)正在全面取代模JPEG 壓縮，再利用 nRF2401 來傳送處理過的圖像信息。文件接受完信息后，通過將在硬盤中，并將其顯示在 LCD 上。整個無線擬技術(shù)。，模擬圖像系統(tǒng)必將被數(shù)字圖像實時圖像傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。系統(tǒng)所代替，其中的圖像系統(tǒng)由于其優(yōu)越的性能越來越受到人們的關(guān)注。同時，在技術(shù)進步推動信息傳遞日趨無線化的背景下，無線圖像傳輸也就成為了圖像傳輸?shù)那把仡I(lǐng)域。對于邊遠的和可移動的系統(tǒng)，無線網(wǎng)絡(luò)

5、接入傳輸數(shù)據(jù)方式顯得十分重要。本文介紹了采用 nRF2401 作為傳輸統(tǒng)。該系統(tǒng)由無線照相機和的無線圖像傳輸系兩部分組成，具等功能。圖 1 無線實時圖像傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖有圖像、壓縮、傳輸和3無線照相機的設(shè)計本文所設(shè)計的無線照相機采用了基于 linux 2.62系統(tǒng)總體設(shè)計方案整個圖像傳輸系統(tǒng)包括無線照相機和系統(tǒng)1，它出色地完成了圖像內(nèi)核的、壓縮及無線傳輸?shù)裙δ堋?基金項目:中國博士后基金(20070420825)收稿時間:2009-04-1518 系統(tǒng)建設(shè) Sy stem Construction2010 年 第 19 卷 第 1 期計 算 機 系 統(tǒng) 應(yīng) 用3.1 無線照相機由 CMOS收發(fā)器

6、，6 條可編程控制輸出線，9 條地址輸出線和 6條通用目的地準備輸入線；數(shù)據(jù)線寬度可為 8 位或 16頭，USB2.0 控制器CY7C68013A、nRF2401發(fā)射部分、S3C2440A系統(tǒng)組成，如圖 2 所示。位，其小巧的體積及較高的性價比使得該在海量、掃描儀和 PCM等各種 USB 設(shè)備器、上得到了廣泛的應(yīng)用。3.1.4處理器 S3C2440A4由于本系統(tǒng)采用的圖像壓縮是壓縮，所以在選擇處理器的時候，需要衡量處理器的性能是否能勝任 JPEG 壓縮程序以及 USB 數(shù)據(jù)的傳送。在本圖 2無線照相機系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中， ARM920T處理器采用韓國三星公司的基于內(nèi)核的 16/32 位 RIS

7、C微處理器3.1.1 CMOSS3C2440A，主頻高達 400MHz，適合于圖像、處理，主要面向高性價比、低功耗的應(yīng)用。S3C2440內(nèi)置有豐富的外設(shè)資源，其中包括： 器、LC D、 Camer a、串口、IIC、IIS 和 USB 等接口控制電路。頭系統(tǒng)采用的 CMOS頭是網(wǎng)眼公司生產(chǎn)的網(wǎng)眼 2000B， 它采用的是 OV511案，由于 linux 2.6 源碼中這兩款們的設(shè)計帶來了很大的方便。該的頭方的驅(qū)動， 給我頭的視像解像度3.2選用為 640(水平) x 480(垂直)像素，清晰度可以滿足大部分的應(yīng)用，它還具有良好的電源管理功能、完善的自動亮度、白平衡控制，并提供色彩飽和度、對比度

8、、邊緣增強、伽馬表等高級數(shù)碼影像控制功能。linux 操作系統(tǒng)，版本號為：2.6.12。程序、壓縮程序、USB2.0 控制器它是本地圖像CY7C68013A 驅(qū)動程序及其應(yīng)用程序的運行。3.1.2 無線收發(fā)nRF2401nRF24012和藍牙 一樣， 都工作在 2.4GHz頻段，有 125 個頻道，可滿足多頻及跳頻需要。跳頻通信具有能力強，安全性好等特點。跳頻信號譜密度低，淹沒在噪聲之中，加之性，因而不易被、破譯。nRF2401跳頻碼的支持多點間通信，最高傳輸速率超過 1Mbit/s，而且比藍牙具有更高的傳輸速度。它采用 SoC 方法設(shè)計，只需少量元件便可組成射頻收發(fā)電路。與藍牙不同的是，nR

9、F2401 沒有復(fù)雜的通信協(xié)議，它完全對用戶透明，同種產(chǎn)品之間可以通信。更重要的是，nRF2401 比藍牙產(chǎn)品更便宜。所以 nRF2401 是業(yè)界體積較小、功耗較少、元件最少的低成本射頻系統(tǒng)級。3.1.3 USB2.0 控制器 CY7C68013A3CYPRESS 公司推出的 USB2.0 控制器 CY7C68013A 是 USB2.0 的完整解決方案。它既負責 USB 事務(wù)處理也兼具微處理器的控制功能，也可作為圖 3 主程序流程圖3.2.1 系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化包括對USB 外部包括帶 8KBOV511、OV7260，的主控。該片上RAM 的高速 8051 單片機、4KB FIFOUSB2.

10、0 控制器 CY7C68013A ，無線 收發(fā) 器以及通用可編程接口(GPIF)、串行接口引擎(SIE)和 USB2.0nRF2401 的初始化以及 linux 系統(tǒng)的初始化。linuxSystem Construction 系統(tǒng)建設(shè) 192010 年 第 19 卷 第 1 期計 算 機 系 統(tǒng) 應(yīng) 用系統(tǒng)的初始化主要完成對 CPU、SDRAM 等的初頭和 USB2.0 控制器的驅(qū)動程序5，始化，加載為應(yīng)用程序的執(zhí)行做好準備。其它的初始化主要對一些數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器、中斷服務(wù)寄存器進行相應(yīng)的操作。3.2.2 實時圖像傳輸流程 6系統(tǒng)初始化完成之后，編寫的應(yīng)用程序控制頭驅(qū)動程序拍攝一幅圖像信

11、號，并保存在 flash盤中，程序流程如圖 4 所示，此時的文件是未壓縮的 PPM 格式，接著 JPEG 壓縮程序?qū)PM 格式的圖片壓縮成 ，如圖 5 所示，一幅分辨率為 320*240的 文件大小平均只有 8KB，完全可以滿足無線傳輸?shù)男枰?，壓縮完成之后，JPG 格式的文件，并將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給 USB2.0 控制器 CY7C 68013A的驅(qū)動程序，然后驅(qū)動程序再將數(shù)據(jù)寫入 USB2.0 控制器的端點緩沖器，最后， USB2.0 控制器 CY7C68013A 控制 nRF2401 將端點緩沖器中的圖像數(shù)據(jù)無線發(fā)送出去，程序流程如圖 6 所示。圖 5 JPEG 壓縮編碼程序流程圖圖 6 nR

12、F2401 無線發(fā)送程序流程圖圖 4 圖像程序流程圖整個系統(tǒng)中，由 linux 操作系統(tǒng)完成對各個的初始化、協(xié)調(diào) CPU 與其他之間的工作，完成圖、壓縮及發(fā)送(如圖 3)。像數(shù)據(jù)的4的設(shè)計圖 7結(jié)構(gòu)是基于 PC 機的一種類似設(shè)計的USB2.0 控制器 CY7C68013A 控制 nRF2401 無線接收圖像數(shù)據(jù)，程序流程如圖 8 所示，然后PC 機上無線網(wǎng)卡的無線接收設(shè)備，完成信息的接收和顯示，硬件結(jié)構(gòu)和 nRF2401 無線發(fā)射模塊一樣，都是用 USB2.0 控制器 CY7C68013A 控制 nRF2401 進行無線傳輸，如圖 7 所示。20 系統(tǒng)建設(shè) Sy stem Constructi

13、on的應(yīng)用程序調(diào)用USB2.0控制器驅(qū)動中的函數(shù)接收數(shù)據(jù)并保存，最后將顯示出來。如圖 9，10。2010 年 第 19 卷 第 1 期計 算 機 系 統(tǒng) 應(yīng) 用作業(yè)等。因此，研制成功的無線實時圖像傳輸系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景和市場。圖 8 nRF2401 無線接收程序流程圖圖 10 像素：640480 無線照相機參考文獻1,.基于 ARM 的Linux 操作系統(tǒng)移植的研究.計算機系統(tǒng)與應(yīng)用, 2006,15(11):44,8788.2 Nordic VLSI ASA. nRF2401 Single Chip 2.4GHzRadio Transceivroduct Speci fication. 2003. 112.圖 9 像素：320240Cypress Semiconductor Corporation. EZ-USB FX2TM Technical Reference Manual. 2005. 120.SAMSUNG Electronics. S3C2440A 32BIT RISC5結(jié)論本系統(tǒng)的無線照相機采用 32 位的高性能ARM 處MICROPRO魏永明