基于DSP的图像压缩无线传输系统设计

1、    基于DSP的图像压缩无线传输系统设计        沈阳航空工业学院 张芝贤 邱委华 张正吉 时间:2010年03月17日     字 体: 大 中 小        关键词:               1 引言 2 系

2、统总体设计方案3 系统硬件设计31图像采集模块32 图像数据处理模块TMS320VC5509A内部仅有256 KB的RAM和64 KB的ROM，无法满足处理大量图像数据的需求，必须通过EMIF扩展外部存储器存放原始图像数据和应用程序。该系统外接Hynix公司HY57V641620EP SDRAM，其8 MB的存储空间用于存储图像数据；外接Spansion公司的S29AL008D Flash，其1 MB的存储空间用于存储应用程序和Boofloader。EMIF可与SDRAM无缝连接，接口连接如图2所示。由于TMS320VC5509A最大只能外扩16 KB的异步存储器，因此访问1 MB Flash

3、需按分页方式访问，连接示意图如图3所示。  33 无线收发模块4 系统软件设计41 采用DMA读取采集模块的数据图像采集模块由CPLD控制，CPLD对OV9650解码器产生的数据进行相应的译码并顺序存储到图像采集模块的缓冲区。采集图像大小为320x200的8位灰度图像，为扩展需要，缓冲区采用具有64 K×16 bit存储空间的高速SRAM存储器IS61LV6416-10T，存储一幅完整图像。一幅图像采集完后，DMA与CPLD将缓冲区中的图像数据转存到DSP的外部存储器。DMA的主要寄存器配置参考图像压缩的DMA配置。     

4、;   42 DMA在JPEG算法中的应用该系统采用JPEG压缩算法，该算法是将图像数据分成8x8的矩阵块、离散余弦变换、量化、Z(Zigzag)形扫描和Huffman编码，图像数据JPEG压缩时。需要分块处理DSP外围存储器中的图像数据。CPU对外围存储器的读写操作要慢于内部DRAM存储区。为提高图像压缩速度，在算法移植时，内部DARAM建立两个8x8的矩阵单元，DMA将外部存储器的图像数据以8x8的矩阵块为单元传输到到内部DARAM中的一个数组中，同时实现JPEG算法的分块操作。利用DMA与CPU并行工作的特性，在CPU操作一个块时，另一分块传输数据，两个数组交替进行，构成乒乓结

5、构。图像压缩过程中需多次配置DMA，才能实现整个图像数据从外存到内存的传输和数据分块。数据块依次经离散余弦变换、量化、Z变换及哈夫曼编码，形成JPEG码流。图4为图像压缩的程序流程。 43 McBSP端口与无线模块的连接无线通信模块nRF24L01通过SPI接口实现与DSP的数据通信，只需占用4根数据线且传播速度快。DSP的MeBSP的时钟停止模式与SPI协议兼容。当McBSF设置成时钟停止模式时，发送器和应答器内部同步，McBSP就作为一个SPI主从设备使用。系统中DSP的McBSP作为SPI的主设备，主要的McBSP控制寄存器位设置如下：RPHASE=XPHASE=0，单相帧RF

6、RLEN1=XFRLEN=0，每帧一个数据单元RWDLEN1=XWDLEN1=000b，数据单元字长8位CLKRP=CLKXP=O，时钟下降沿接收数据。在上升沿处发送数据FSRP=FSXP=0，帧同步信号高有效RDATDLY=XDATDLY=01b，1位数据延迟通过此种方式实现与nRF24L01串行通信。DMA的寄存器配置和图像数据传输的DMA配置可以参考图像压缩DMA的配置。44 nRF24L01无线通信模块数据发送端首先配置nRF24L01寄存器，包括设置工作模式、使能自动应答等功能。发送数据时，将发送的数据块按时序由SPI接口写入nRF24L01缓存区，然后设置发送控制引脚为高电平并至少

7、保持10 s，延时130s后发射数据，发射的数据自动打包并按寄存器的设置加入1个字节或2个CRC校验码；若开启自动应答，nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号。如果收到应答信号，则认为发射成功；若在设定时间内没有接收到应答信号，则自动重新发射数据，直到重发次数超过设定阈值，以上操作都影响状态寄存器中的相应标志位。图5(a)为数据无线发射的程序流程。在数据接收端接收数据，同样先配置相关寄存器，设置为接收模式，延时130s后进入接收状态等待接收数据。当接收方检测到有效地址和CRC校验码时，自动去除数据包头和CRC校验码，存储数据至接收堆栈中，更改状态寄存器相应位，通知CPU读取

8、数据。若开启自动应答，接收端进入发射状态发射应答信号。图5(b)为数据无线收发的程序流程。 45 与上位机的通信接收端采用DSP与无线模块连接，通过DSP的USB接口与PC机连接。图像数据传输的开始与结束由JPEG协议的文件结束关键字OXFFD9标识，一幅图像传输的接收标志也是下一幅图像的开始标志。由于采集图像不同，生成压缩码流长度也不同，所以在发送端图像传输的最后一组数据空位用0X00填充；接收端读取图像结束标识后省去后续数据，并通过USB接口将数据传输至PC机。5 系统测试结果及分析该系统设计已成功测试，测试结果达到预期要求，并对其进一步改进优化。图6为系统采集的图像和压缩16倍后室内有阻隔传输30 m的结果。 6 结束语本系统设计实现多点监控，便于安装，可应用于厂房、化学