基于nRF24L01的無線圖像傳感器節(jié)點設(shè)計實現(xiàn)

圖4 中斷程序流程圖

2、無線圖像傳感器節(jié)點性能分析與應用
對圖像傳感器節(jié)點的性能分析主要集中在兩點：節(jié)點的能耗和圖像傳輸?shù)膶崟r性。本文設(shè)計的圖像傳感器節(jié)點有五種工作模式：圖像獲取模式、操作SRAM模式、無線傳輸模式、MCU正常工作模式、Shutdown模式。表1給出了本節(jié)點在各種工作模式下的功耗情況。在正常情況下，節(jié)點在采集圖像并傳輸完成后會很快進入Shutdown模式，等待下一次采集圖像，以降低能耗。
節(jié)點能耗主要由其工作的狀態(tài)以及各狀態(tài)持續(xù)的時間來決定。對于圖像傳感器來說，它的工作持續(xù)時間由所采集圖像大小以及圖像傳感器的曝光時間決定，而曝光時間是與拍照時的環(huán)境光照有關(guān)的。對于SRAM來說，它的工作持續(xù)時間與要存儲或讀取的數(shù)據(jù)量有關(guān)。對于nRF24L01來說，工作持續(xù)時間不僅與要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量有關(guān)，還與每個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)有效利用率有關(guān)。本文所做實驗中，節(jié)點用3V電池供電，設(shè)置OV7670寄存器，使輸出圖像大小為 ，輸出像素時鐘為10MHz的1/12。無線傳輸中nRF24L01選用的數(shù)據(jù)包長為32byte，其中有24byte為有效圖像數(shù)據(jù)，其余8byte作為傳輸協(xié)議等的頭信息數(shù)據(jù)， 傳輸大小為 的圖像數(shù)據(jù)需1044個數(shù)據(jù)包，得到了表2中所示圖像采集傳輸能耗及耗時。
表1 圖像傳感器節(jié)點工作模式功耗表, “S”表示處于Shutdown狀態(tài)，“√”表示處于工作狀態(tài)

由表2可知，由于圖像分辨率較高，本節(jié)點圖像傳輸消耗能量相對其他部分較大，而且費時。因此，對于具體應用，應選擇適當?shù)膱D像分辨率，以最大程度的降低節(jié)點能耗。表3是本節(jié)點與相關(guān)節(jié)點性能比較的結(jié)果。由表3可知，本節(jié)點在傳輸速度和能耗方面較Telos、Mica2、MicaZ和Cyclops節(jié)點有明顯優(yōu)勢。
表2 采集傳輸圖像所需能耗與時間

3、結(jié)論
本文設(shè)計的圖像傳感器節(jié)點，能耗低、傳輸速度快，可進行圖像采集和快速無線傳輸。我們詳細論述了它的硬件架構(gòu)和軟件設(shè)計，給出了它的功耗測試結(jié)果以及圖像采集傳輸時間性能，并將它的各項性能參數(shù)與Telos、Mica2、MicaZ和Cyclops節(jié)點進行了比較。實驗表明，本節(jié)點性能良好，無線傳輸功耗低、傳輸速度快、實用性較強，在環(huán)境監(jiān)測，目標識別等場合有很好的應用潛力。