JPEG2000的近距離無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：采用現(xiàn)有的3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線視頻傳輸?shù)姆椒ㄟm合遠(yuǎn)距離使用，在近距離時(shí)使用這種傳輸方式不僅費(fèi)用高，而且?guī)挼貌坏奖ＷC。針對(duì)以上問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種近距離無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)采用專(zhuān)用的JPEG2000視頻壓縮器件ADV212來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻壓縮；基于多外部接口和低功耗的考慮，選用Cortex-M3內(nèi)核的嵌入式處理器LPC1768對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制；無(wú)線傳輸采用nRF24LU1+來(lái)實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：無(wú)線視頻傳輸；JPEG2000；圖像采集；LPC1768

引言
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線視頻通信已經(jīng)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用。但是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是大眾應(yīng)用型網(wǎng)絡(luò)，適用于遠(yuǎn)距離視頻通信，對(duì)于近距離視頻通信(幾十米到幾百米)，不僅費(fèi)用高，而且?guī)捒赡軙?huì)受到限制，傳輸可靠性不能得到保證。因此，我們可以采用較為成熟的近距離無(wú)線視頻通信技術(shù)。設(shè)計(jì)中采用了JPEG2000專(zhuān)用壓縮芯片來(lái)進(jìn)行視頻壓縮，能實(shí)現(xiàn)較高壓縮比。

1 無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)的組成
無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)主要由視頻圖像采集模塊、JPEG2000實(shí)時(shí)壓縮模塊、控制模塊和通信模塊等組成。無(wú)線視頻傳輸結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

主要模塊介紹如下：
①視頻圖像采集模塊，由CMOS圖像傳感器OV7670構(gòu)成，完成圖像的采集和濾波處理；
②JPEG2000實(shí)時(shí)壓縮模塊，主要由JPEG2000編解碼芯片ADV212完成視頻的實(shí)時(shí)壓縮；
③控制模塊(LPC1768)，處理紅外觸發(fā)信號(hào)及視頻的存儲(chǔ)和發(fā)送；
④通信模塊，包括無(wú)線傳輸模塊和網(wǎng)絡(luò)適配器(可擴(kuò)展)；
⑤存儲(chǔ)器，SD存儲(chǔ)卡。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要包括視頻圖像采集模塊、JPEG2000實(shí)時(shí)壓縮模塊、控制模塊和無(wú)線傳輸模塊。
2．1 視頻圖像采集模塊
視頻圖像采集由OmniVision公司的OV7670圖像傳感器完成，JPEG2000實(shí)時(shí)壓縮模塊采用ADI公司的ADV212實(shí)時(shí)壓縮芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2．1．1 OV7670
OV7670是30萬(wàn)像素CMOS VGA圖像傳感器。它具有體積小、工作電壓低等特點(diǎn)，可提供單片VGA攝像頭和影像處理器的所有功能；通過(guò)SC CB總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影像數(shù)據(jù)；最高幀率可達(dá)30 fps，用戶(hù)可以完全控制圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式和傳輸方式；所有圖像處理功能如伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等，都可以通過(guò)I2C總線以SCCB方式進(jìn)行配置；感光陣列為640x480，可以輸出YCbCr(4：2：2)的格式數(shù)據(jù)。
2．1．2 ADV212
ADV212是ADI公司推出的一款用于實(shí)現(xiàn)靜態(tài)圖像壓縮最新算法標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000的專(zhuān)用圖像壓縮編解碼芯片。它采用SRAM工藝構(gòu)造，延遲小、功耗低、成本低。工作模式可通過(guò)設(shè)置內(nèi)部寄存器來(lái)靈活控制，適用于多種視頻和靜止圖像格式數(shù)據(jù)的壓縮處理。它主要由像素接口、小波變換引擎、熵編解碼器、嵌入式處理器、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、內(nèi)部DMA引擎和外部DMA引擎等組成。單片ADV212單次壓縮最大能處理的數(shù)據(jù)量為1 MB，設(shè)計(jì)中采用YCbCr(4：2：2)格式，單幀數(shù)據(jù)量為600 KB，完全可以滿(mǎn)足要求。視頻圖像采集與控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

OV7670的初始化配置由控制器LPC1768通過(guò)I2C總線以SCCB方式進(jìn)行配置，可以進(jìn)行讀寫(xiě)的寄存器地址范圍是00～C9H，其中很多不用進(jìn)行改寫(xiě)，只需默認(rèn)值；使能信號(hào)為ENABLE=1，非使能信號(hào)為DISABLE=0；從地址0x42是寫(xiě)，0x43是讀。常用的寄存器COM7(12H)是輸出格式寄存器，COM10(15H)是行場(chǎng)設(shè)置寄存器以及其他COM類(lèi)通用控制寄存器。
LPC1678通過(guò)設(shè)置引腳PWDN為高電平使其進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如果有觸發(fā)信號(hào)，則進(jìn)行視頻圖像采集；視頻采集由OV7670和ADV212來(lái)完成。其中引腳PCLK為像素時(shí)鐘信號(hào)，HREF為行同步信號(hào)，VSYNC為幀同步信號(hào)，數(shù)據(jù)格式采用YCbCr(4：2：2)(8位)。這正好符合ADV212芯片要求的格式，通過(guò)OV7670的D[7：0]引腳與ADV212的VDATA[11：4]引腳來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸。