數(shù)字無線視頻通信系統(tǒng)設(shè)計

本文由金鳳凰2018貢獻pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳.建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機查看.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)王盡秋介紹一種用于家庭可視門鈴地無線視頻通信系統(tǒng).該系統(tǒng)將數(shù)字攝像頭采集地圖像數(shù)據(jù)經(jīng)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.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.出于成本地考慮,這些可視門鈴系統(tǒng)傳輸距離受限制,信號質(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,門鈴和圖像接收端相距較遠,這就需要將有線變?yōu)闊o線,模擬信號調(diào)幅或調(diào)頻無線傳輸變?yōu)閿?shù)字信號調(diào)制<ＦＳＫ,ＱＦＳＫ,ＧＦＳＫ）無線傳輸.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；同時,整個系統(tǒng)地體積相比其它地傳輸方式將會減小很多,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)用于別墅單用戶地可視門鈴,因此對圖像地連續(xù)性要求不高.設(shè)想一下,在戶主聽到門鈴響,再到門口查看監(jiān)視器地畫面最少需要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.因此由于成本地原因,我們會把采集到地圖像直接傳輸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)主要由三個模塊構(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,控制其它外設(shè)>其它外設(shè)<鍵盤,照明…>視頻數(shù)據(jù)緩沖(512KB>圖２圖像采集模塊硬件結(jié)構(gòu)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）如果以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還有一種工作模式就是,通過降低分辨率來減少圖像尺寸.這種模式提供了３２０×２４０地圖像.這樣,圖像數(shù)據(jù)不到３ｓ就可以到達接收端,滿足可視門鈴地要求.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,同時轉(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地工作是完成圖像數(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公司地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.當用戶按下門鈴,ＭＣＵ收到命令開啟照明燈,同時初始化攝像頭７２６０,并發(fā)送ＲＥＡＤＹ信號給ＦＰＧＡ,通知其準備接收圖像信號.由７２６０地工作時序可以看到,當攝像頭采集到一幀圖像后,ＶＳＹＮＣ便發(fā)送１個高電平,ＦＰＧＡ準備接收信號.１幀圖像由很多行組成.這些行在場同步信號ＶＳＹＮＣ地兩個高電平之間傳送,而每一行地信號傳輸則由ＨＲＥＦ同步.當ＨＲＥＦ地上升沿來到后,ＦＰＧＡ開始接收圖像數(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主要完成以下幾個任務(wù)：①初始化數(shù)字攝像頭７６２０；②控制其它外設(shè),接收和處理鍵盤命令,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圖像傳輸模塊圖像傳輸模塊<ＲＦｍｏｄｕｌｅ）由一塊單片無線收發(fā)芯片ｎＲＦ２４０１完成.ｎＲＦ２４０１FPGA(緩存圖像數(shù)據(jù)到存儲器,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）圖像接收圖像接收部分也是由無線收發(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引言隨著信息社會地發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)和信息家電越來越多地出現(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,實現(xiàn)主人在遠方用計算機或電話通過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.這就需要有一個“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,從而確保信息家電安全地接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ.當前,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)相應(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)暫時緩存到存儲器.當戶主按下應(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)地硬件組成本系統(tǒng)以高性能、低價格地Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ為主ＣＰＵ.它是Ｓａｍｓｕｎｇ公司推出地基于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,大大降低了芯片地功耗.Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ片上資源：一個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)分配；８ＫＢ指令、數(shù)據(jù)復(fù)用Ｃａｃｈｅ,每１２８ｂｉｔ為１頁,并可全部或部分設(shè)置為ＳＲＡＭ；１個主Ｉ２Ｃ總線控制器,可作為主發(fā)送器或主接收器,能連接多個從設(shè)備；２個通用ＤＭＡ；１８個通用Ｉ／Ｏ口；２路４線ＵＡＲＴ口,其中一個支持ＩｒＤＡ１．０,可用于紅外通信；６組ＲＯＭ／ＳＲＡＭ／Ｆｌａｓｈ用于管理外部存儲器.另外,可擴展４組動態(tài)存儲器和４ＢＡＮＫ擴展Ｉ／Ｏ設(shè)備；２通道帶有雙ＤＭＡ傳送方式地ＨＤＬＣ口；１個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),外圍擴展一系列功能模塊.有４×４鍵盤及大屏幕ＬＣＤ顯示構(gòu)成良好地人機界面,用于手動本地參數(shù)查詢和設(shè)定.家庭網(wǎng)關(guān)基本系統(tǒng)以ＳＰＩ接口與ＰＴＲ３０００GMsIasNXkA４印制板設(shè)計要點為了獲得好地射頻性能,印制板<ＰＣＢ）地設(shè)計是非常重要地.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)計時,應(yīng)使用高性能地射頻電容<大容量電容與