数字无线视频通信系统设计

1、数字无线视频通信系统的设计 .txt 人永远不知道谁哪次不经意的跟你说了再见之后就真的再也不见了。一分钟有多长？这要看你是蹲在厕所里面，还是等在厕所外面 金凤凰 2011 贡献本文由pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。技术纵横TEC HN OLOGY REVIEW数字无线视频通信系统的设计电子科技大学王尽秋介绍一种用于家庭可视门铃的无线视频通信系统。该系统将数字摄像头采集的图像数据经过滤波、摘要 关键词放大等处理，调制到 的载波上，由无线收发模块发射出去；接收端将该视频数据解调还原，并传送到显示模块，在 显示出来。无线视频信号摄像头目前，国内安装

2、的可视门铃多数是有线的，或是通过类似于电视系统的调幅或调频方式来发送图像的。出于成本的考虑，这些 可视门铃系统传输距离受限制，信号质量不高，抗干扰性差。随着用户要求的提高，尤 其是在大型别墅中，门铃和图像接收端相距较远，这就需要将有线变为无线，模拟信号调幅或调频无线传输变为数字信号调制（ ， ，）无线传输。（）即键控频移，（） 即正交键控频移，（）即高斯键控频移。通过系统的数字化，图像信号质量得到提高，抗干扰性得到大大加强；同时，整个系统的体积相比其它的传输方式将会减小很多，因此，具 有广泛的商业应用价值和发展前景。由于我们的系统用于别墅单用户的可视门铃，因此对图像的连续性要求不高。设想一下，

3、在户主听到门铃响，再到门口查看监视器的画面最少需要 。 只需要传输 帧图像到监视终端，让户主看到来访者是谁就可以了。因此由于成本的原因，我们会把采集到的图像直接传输出去而中间不会加上昂贵的图像压缩解压缩芯片。整个数字无线视频通信系统主要由三个模块构成： 图像采集模块、数据传输模块、图像接收显示模块，如 图 所示。图像采集模块数据传输模块图像接收显示模块数字摄像头7620 FPGA(缓存图像数据到存储器RAM, 控 制 RF模块，发送数据到RF模块 )RF数据 I/O单片机 MCU(初始化 7620 ，控制其它外设)其它外设（键盘，照明 )视频数据缓冲(512 KB)图 图像采集模块硬件结构输出

4、并行 位图像信号，包括 位的色度信号、 位的亮度信号以及场同步与行同步信号。 帧图像（× ） 的尺寸是××（位） 如果以 发送模块的 最 大 速 度 来计算，发送 帧图像所要的时间为（） 这显然太长了。 不过， 还有一种工作模式就是，通 过降低分辨率来减少图像尺寸。这种模式提供了 × 的图像。这样，图像数据不到就可以到达接收端，满足可视门铃的要求。 位色度信号、 位亮度信号以及场同步与行同步信号先通过缓存到 ， 同时转换为异步串行数据， 通过 模块发送。图是 的工作时序。 图 中， 信号是 位亮度信号， 是 位色度信号。 是场同步信号， 是行同步信号。

5、的工作是完成图像数据的缓存控制以及启动 模块发送图像数据。这里，采用 公司的。 它是一颗 门的 。 图 为 与摄像头、 以及 模块的连接示意图。图中，为 ， 是 与摄像 头 的连接插座。、和的定义如图 系统模块组成图像采集模块该模块的硬件框图如图 所示。 摄像头 是 色 万像素的 摄像头。 它22TEC HN OLOGY REVIEW技术纵横前，是对的控制信号，是 与 模块之间的串行数据线。当用户按下门铃， 收到命令开启照明灯， 同时 初始化摄像头 ，并发送信号给，通知 其准备接收图像信号。由 的工作时序可以看到，当 摄像头采集到一帧图像后，便发送个高电平， 准备接收信号。帧图像由很多行组成。

6、这些行在场同步信号 的两个高电平之间传送，而每一行的信号传输则由同步。当的上升沿来到后，开始接收图像数据。在 的上升 沿， 每一行的图像数据通过口和口送出， 从时序 图可以看到 行包括 个点。 需要将收到的图像缓存到的，需偶场 VSYNC t8 t8 (FODD=0)奇场 (FODD=1)要有位的地址信号线和位的数据信号线。 采集到的图像信号是并行的数字信号。要将 这些信号发射出去， 还需要转化为异步串行数据，这个 工作由 来完成。 我们所规定的异步串行通信协议和通用的 协议类似：0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 UV0 UV1 UV2 UV3 UV4 UV5 UV6 UV7

7、 1起停始止8位亮度数据 8 位色度数据位 位没有信号时， 线为高电平； 要传送数据的时 候， 先发送 个低电平脉冲（起始位）， 紧接着 个字节的数据（： ，： ），然后再发送 个高电平脉冲 （停止位） 。 帧有效的串行数据就由这几部分构成。微控制器 主要完成以下几个任务 ： 初始化数字摄像头； 控制其它外设，接收和处理键盘命令，控制照明设备的开启等；HREF t6 t2 PCLK x t1 t4 t3 1 2有效数据640 t5 t7与协同工作，并提供人机接口。采用常用的 。 图像采集模块的工作流程如图 所示。Y<7:0>/ UV<7:0>图像传输模块图像传输模块（

8、） 由一块单 片无线收发芯片 完成。VSYNC Tvs Y<7:0>/ UV<7:0> 1行 Tve工作在 频带，集成了频率 综合器、 功率放大器、 晶体振荡器和调 制器。 由于 使用了晶体振荡器T 行图工作时序PCLK HREF VSYNC UV7 UV6 UV5 UV4 UV3 UV2 UV1 UV0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0门铃钮按下？YCON19 J1N 数据 接收 模块 启动 发声 模块单片机开启照明，向数据传输模块 发送开始振铃命令，通知图像采集， FPGA向存储器缓存 一定的数据后，开始向数据传输模块FPGA启动图像采集发送数据进行9

9、3 Y0 94 Y1 95 Y2 96 Y3 97 Y4 98 Y5 99 Y6 100 Y775 76 79 80 82 84 90 9258 59 60 61 65 66 73 74VSYNC HREF PCLK READY DATAUV0 UV1 UV2 UV3 UV4 UV5 UV6 UV7U1I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/OI/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O49410512318nCEO nCE TDI TDO TCK TMSI/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/OEPF6010ATC100-1VCCIN

10、T VCCINT VCCINT VCCINT VCCINT VCCINT62138547188数据采集发送完成？Y 关闭照明N图 与 图 图像采集模块工作流程和 的信号连接Microcontrollers & Embedded Systems23技术纵横VDD C6 10nF C5 10nFTEC HN OLOGY REVIEW完成。可以同时发射 组、R2 22k接收 组信号。 在突发脉冲模式下， 将 和 置高， 的建立时间后，开始监测空中， 接 收 到 有 效 的 数 据 包 后 解 调 为原来的数字信号，送到端头、地址和 位， 发出中断命L1 3.6nH 1.0pF C8 C3 2

11、2nF RF I/O 1.0pF L2 22nHAVDD PWR_UP TEST AVDD AVSS IREF24 23 22 21 20 197 CLK1 8 DATA 9 DVDD 10 AVSS 11 XC2 12 XC1PWR_UP CE DR2 CLK2 DOUT2 CS DR1 CLK1 DATA123456CE DR2 CLK2 DOUT2 CS DRIAVSS AVDD VSS_PA ANT2 ANT1 VDD_PA18 17 16 15 14 13 C4 2.2nFC9令，拉高。也可以置为低来中止字的接收，同时为 载入数据输出适当频率的时钟。 当所有的数据载入后， 将 拉 低

12、， 准备接收下一个数据 包。 （）图像转换和暂存U1 OFN24/5X5X1 C7 33nF R1 1 M C1 22pF C2 22pF 传输给的异步串行数据，经过转换为并行 数据并暂存到缓冲区 （的外部），收到的命令后将 内的数据送到 显示。 当 整幅图像都被接收以后， 将 存储的视频发送到 控制器 。 出于安全性的考虑， 系 统同时还外挂有 的闪存来保存视频历史记录。图 像转换和暂存的过程，其实是前面图像采集的逆过程。接收部分 的设计与发送部分类似，这里不再详述。（）图像显示 图像显示由控制器和显示模块 组成。 是一种点阵控制器，支持的分辨率高达× （单色显示）， 能同 多种微

13、控制器接口。图为 与显示模块和等设备的连接图。 的控制信号和图像显示的地址信号由提供。从 获得待显示的图像数据，得到16MHz图 外围电路和稳定的频率合成器，因此频率漂移很低。 电源电压 范围为 ，输出功率为，电流消耗仅。 输出功率和频偏可通过外接电阻进行编程。输出信号为调制的 （高斯键控频率信号）， 很容易通过 线串行 口进行收发。图 为 在无线通信中扩展的外围电路。通过、引脚的选择，可以工作在激活 等待 节能模式。这里，使 工作在激 活的突发脉冲 （） 模式。该模式使用片上 。 在不使用 控制数据操作情况下，能以极低的功耗运行数字部分而又以极快的速度（最高为 ） 传输数 据， 从而大大减少

14、了电流消耗， 降低了系统成本并且减少了传输时的 “空中冲突” 冒险。 送来的异步串行数据经过 内 部的 带通滤波、低噪声放大、频率综合和脉 冲放大，被调制成上的 信号， 完成 图像信号的传输。其它外设（键盘， 背光 ）MCU ( 控制其它外设）256色 LCD和控制器SED1353图像接收显示模块图像接收显示模块主要由三部分组成： 图FPGA(缓存图像数据到存储器，从RF模块接收数据，传输数据到LCD 显示 )视频历史记录(2MB 闪存 )像接收、图像转换和暂存、图像显示。如图 所示。（）图像接收图像接收部分也是由无线收发芯片 图像接收模块（）视频数据缓冲(512 KB存储器 )图 图像接收显

15、示模块硬件结构24TEC HN OLOGY REVIEW技术纵横嵌入式家庭网关中接口的软件模拟郑州轻工业学院黄布毅童志文陈晓雷摘要 关键词介绍嵌入式家庭网关的基本框架和信息流程，及其 的体系结构和内部资源；说明在所选用 操作系统下，添加 接口驱动程序的详细过程。家庭网关软件模拟引言随着信息社会的发展，网络和信息家电越来越多地出现在人们的生活中。人们普遍要求将家庭内的所有家用电器与 连接起来， 实现主人在远方用计算机 或电话通过 对家庭用电设施进行监控。家用电 器制造商可以通过网络对其生产的设备进行售后跟踪服务 ；家用电器有故障时能自动按预设的邮件地址来发送 电子邮件进行报警。这就需要有一个“家

16、庭网络中央控制器” 它对外与连接，对内通过家庭内部无线。 局域网将所有家用电器连接成一体，从而确保信息家电安全地接入 。 当前， 多数研究单位推出的家庭网络智能控制器，均以 或准 机作为硬件平台， 由 于价位高而均未被市场容纳。 嵌入式 是近几年发展起来的一项新兴技术。以 位嵌入式微处理器为硬件平台，通过移植嵌 入式操作系统 内核， 开发相应的硬件驱动、微 型 和上层应用软件，最终实现产品化的嵌入式家庭网络中央控制器。该系统具有体积小、功耗低、 价格便 宜的特点。 命令后将数据传送给， 由它将一幅图像的数据暂时缓存到存储器。当户主按下应答键，传达显示命令， 就从存储器取出数据传送给，户主就能见

17、到来访者了。时钟 控制信号单片机 地址信号 MCU 控制信号 SED1353 LCD 显示屏 存储器系统的硬件组成本系统以高性能、低价格的为主。它是 公司推出的基于核，精简指令 系统的 位高速微处理器。工作电压为，内核 的工作电压为 ， 大大降低了芯片的功耗。 片上资源：一个总线仲裁器可以根据总线仲裁优先级在片上功能模块和外围设备之间进行系统总 线控制权分配； 指令、数据复用， 每 为页，并可全部或部分设置为 ；个主 总线控 制器， 可作为主发送器或主接收器，能连接多个从设备； 个通用 ； 个通用口；路线口， 其中一个支持，可用于红外通信；组 用于管理外部存储器。 另外，可扩展组动态存储器和 扩展设备；通道带有双 传送方式的口； 个 自适应以太网控制器。图为家庭网关的硬件框图，以 为基本核心系统， 外围扩展一系列功能模块。有 ×键盘及大屏幕 显示构成良好的人机界面，用于手动本地参数查询和设定。家庭网关基本系统以 接口与 印制板设计要