基于nRF24L01的無線圖像傳感器節(jié)點設(shè)計實現(xiàn)
加入技術(shù)交流群
1.1.2 射頻模塊
射頻模塊是傳感器節(jié)點的重要組成部分，它是節(jié)點各部分中能量消耗最主要的部分 。現(xiàn)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中常用的是支持802.15.4通信協(xié)議的無線通信芯片。圖像傳感器節(jié)點要傳輸?shù)氖?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/圖像">圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)實時性高。這就要求射頻模塊采用的無線通信芯片功耗低、傳輸速度快。支持802.15.4通信協(xié)議的無線通信芯片傳輸速度較低，一般不超過250Kbps。本設(shè)計選用Noridc公司推出的高速、低功耗、低成本無線通信芯片nRF24L01。
nRF24L01工作在2.4-2.5GHz ISM頻段，通過SPI總線進行工作模式設(shè)置，傳輸速度可達2Mbps 。它功耗低，在2Mbps速度下接收電流為12.3mA;在2Mbps速度下0dBm發(fā)送電流為11.3mA。本節(jié)點選用nRF24L01射頻芯片，相比支持802.15.4通信協(xié)議的芯片而言，用nRF24L01傳輸圖像數(shù)據(jù)功耗低，傳輸速度快。
1.1.3 CMOS圖像傳感器
數(shù)字圖像傳感器主要分為兩大類：CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。相比CCD圖像傳感器來說，CMOS圖像傳感器功耗低、速度快、成本較低、體積小，但它獲取的圖像質(zhì)量相對較差 。如果將降低能耗和提高數(shù)據(jù)傳輸速度作為節(jié)點優(yōu)先的考慮，圖像質(zhì)量相對其次，則設(shè)計應(yīng)選用CMOS圖像傳感器。
本設(shè)計選用OmniVision公司的OV7670圖像傳感器。OV7670是一款高性能、低功耗、30萬像素的VGA CMOS圖像傳感器，功耗為60mW，輸出圖像最大分辨率為 。OV7670 通過SCCB總線進行寄存器初始化配置，來設(shè)置圖像的輸出格式等。它通過場時鐘信號VSYNC、行時鐘信號HREF以及像素時鐘PCLK來控制圖像數(shù)據(jù)輸出。所以，本設(shè)計必須選用一種具有多中斷源，中斷可嵌套且中斷響應(yīng)時間短的微處理器，才能符合OV7670的數(shù)據(jù)輸出特點。
1.1.4 微處理器
選擇圖像傳感器節(jié)點的微處理器，主要需要考慮微處理器的功耗、中斷源個數(shù)及特性和處理速度。本節(jié)點選用TI公司的MSP430F149為微處理器。它是一款16位超低功耗混合信號處理器，具有豐富的片內(nèi)外設(shè)，采用16位RISC結(jié)構(gòu)，中斷源較多，可任意嵌套。而且，它還具有5種低功耗工作模式控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，非常適合于進行低功耗設(shè)計。
1.1.5 SRAM存儲器
圖像數(shù)據(jù)量大，需外加存儲模塊以滿足圖像數(shù)據(jù)的存儲要求。該節(jié)點采用電池供電，電壓為3Vwww.cechina.cn，圖像傳感器為30萬像素，數(shù)據(jù)輸出為8位。因此，本節(jié)點采用TOSHIBA公司的TC55VCM208A芯片為存儲器。它是一款8位512Kbyte的SRAM。
1.2 節(jié)點軟件設(shè)計
盡可能降低能耗是節(jié)點軟件設(shè)計的最主要原則。在本節(jié)點的軟件設(shè)計中，對于各個模塊的時序要進行優(yōu)化設(shè)計CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，不再用的電路模塊，要盡快使其關(guān)閉或進入低功耗狀態(tài)。本節(jié)點工作在星型結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中時,按照圖3、圖4所示流程圖進行軟件設(shè)計。圖3為節(jié)點軟件總體流程圖。在節(jié)點主程序中主要是完成系統(tǒng)的初始化以及網(wǎng)絡(luò)初始化的一些工作，而應(yīng)用程序主要是在中斷程序中進行實現(xiàn)。圖4為中斷程序流程圖，該中斷程序用來采集和傳輸圖像，并完成一些網(wǎng)絡(luò)操作工作。在整個程序設(shè)計中，對于各個模塊的工作時序進行了嚴格控制，系統(tǒng)大部分時間工作在低功耗模式CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，其他各個模塊在不用時也使其盡快進入低功耗工作模式，從而降低了整個系統(tǒng)的能耗。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161984.htm
圖3 節(jié)點軟件總體流程圖
評論