無線圖像傳輸系統(tǒng)ARM9+Atmega16+OV7620+

很多人可能會這樣驚訝的問道，況且，直到現(xiàn)在我也不能確定能不能傳輸視頻，我本人覺得估計(jì)也有點(diǎn)吃力!!!不過現(xiàn)在已經(jīng)完成了圖片的傳輸，從傳輸時(shí)間來看還是漫長的讓人接受不了，一張320*240圖片的傳輸大概需要10s(后面會詳述為什么會有這么長時(shí)間和可以改進(jìn)的地方)，但是，一張完整圖片經(jīng)過無線發(fā)射完只需1.2s(去除發(fā)送等待時(shí)間大概只需720ms)左右的時(shí)間，大部分時(shí)間還是消耗在采集端的發(fā)送延時(shí)等待(目前還沒有用中斷，下一步改成中斷處理)以及上位機(jī)(ARM9)驅(qū)動(dòng)中的數(shù)據(jù)復(fù)制(copy to usr,用mmap方式應(yīng)該會快一點(diǎn)(引用別人的結(jié)論——用mmap方法就不會造成CPU的CACHE頻繁失效，從而大大節(jié)約時(shí)間——Ethan的《copy_to_user與mmap的工作原理》)，這也是下一步的計(jì)劃)，并且這些數(shù)據(jù)都是沒有經(jīng)過任何處理的原始RGB BAYER PATTERN。為什么要做這個(gè)平臺呢??原因在于目前參加了一個(gè)省競賽，關(guān)于《都市開心農(nóng)場》(QQ農(nóng)場的實(shí)例版)，考慮到植物生長的相對靜態(tài)性，不需要實(shí)時(shí)的圖像采集，并且考慮到這個(gè)項(xiàng)目要和物聯(lián)網(wǎng)或是無線傳感網(wǎng)有關(guān)聯(lián)，所以就采用了這個(gè)無線傳輸方案。先不說可行性了，關(guān)鍵在于學(xué)習(xí)，這20天中，也學(xué)習(xí)了不少東西，ARM驅(qū)動(dòng)開發(fā)、圖像的格式，顯示以及液晶屏framebuffer的使用。下面就一步步敘述整個(gè)開發(fā)過程吧。

先來說說目前已經(jīng)達(dá)到的效果，通過Atmega16+OV7620+nrf24l01采集圖像，圖像格式可以設(shè)為YUV422，RGB RAW16，RGB8bit，前兩種目前只能顯示為灰度圖像(OV7620的UV管腳沒有用，只能通過Y通道獲取數(shù)據(jù))并且對圖像這塊也不了解，GB8bit支持彩色顯示，可以在4.3 16bpp LCD上顯示(圖像質(zhì)量還可以)，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)傳到上位機(jī)(電腦)，不過，這塊還沒有做好，只能接收到數(shù)據(jù)，還沒有顯示出來(這也是后面的工作了)。ARM+nrf24l01作為目前的終端(這個(gè)也只是作為我一個(gè)項(xiàng)目中的網(wǎng)關(guān)，所以先熟悉了再說，不過到時(shí)候可不是nrf24了)。基本上已經(jīng)完成了圖像的采集、傳輸、處理(顯示)整個(gè)流程，最后要做的也是最困難的——優(yōu)化。

作為開發(fā)記錄文檔， 我想分為4個(gè)部分分別描述整個(gè)過程的關(guān)鍵之處：

nrf24l01無線射頻模塊

OV7620圖像傳感器

nrf24l01 在ARM上的驅(qū)動(dòng)

圖像在lcd中顯示

首先，nrf24l01無線收發(fā)模塊之前從未接觸過，用過的也都是TI 早期的CC1000，CC1101模塊，為什么要選它呢??可能是因?yàn)樗僮骱唵伟?競賽有時(shí)間限制啊)，也可能是因?yàn)樗袃煞N傳輸速率1M、2M(目前用的是1M，期待2M有所改善)，而那些用于ZIGBEE的速率也都在250kbps左右,即選之則安之。微控制器采用的是Atmega16,時(shí)鐘采用外部晶振7.3728MHz(暈，為什么用這么一個(gè)頻率呢?!!)。nrf24l01通過Atmega16通用IO模擬出的SPI連接(第一個(gè)瓶頸)。那么首先來說說IO模擬SPI問題，Atmega16 SPI總線頻率最高可達(dá)到時(shí)鐘頻率的一半(主機(jī)方式)，而nrf24l01 datasheet上標(biāo)注了SPI 頻率可以支持到8MHz，所以當(dāng)初應(yīng)該選擇主頻更高的晶振。在本平臺中沒有使用SPI接口，而是用IO模擬的SPI時(shí)序(因?yàn)檫@樣的程序網(wǎng)上到處都是)，后來才發(fā)現(xiàn)，IO模擬的SPI速率是很慢的(具體慢多少我也不清楚)，所以下一步打算直接用SPI接口操作好了。下面貼出部分程序段;

/*SPI 寫，返回狀態(tài)值。模擬SPI 先MSB(DORD=0) 、SCK空閑時(shí)為低電平(CPOL=0)、起始沿采樣，下降沿設(shè)置(CPHA=0)*/

char SPI_RW(char data)

{

char i,temp=0;

for(i=0;i8;i++) // output 8-bit

{

if(data 0x80)

{

PORTB |= (1 PB5) ;

}

else

{

PORTB = ~(1 PB5);

}

data = (data 1);

temp=1;

PORTB |= (1 PB7);

if(PINB (1 PB5))temp++;

PORTB = ~(1 PB7);

}

return(temp);

}

//SPI READ

char SPI_Read(char reg)

{

char reg_val;

PORTB = ~(1 PB4); // CSN low, initialize SPI communICation...

SPI_RW(reg); // Select register to read from..

reg_val = SPI_RW(0); // read registervalue

PORTB |= (1 PB4); // CSN high, terminate SPI communication

return(reg_val);

}

其他的函數(shù)都可以由這兩個(gè)函數(shù)演變。還有個(gè)問題就是軟件延時(shí)的問題，這也是今天才發(fā)現(xiàn)的問題，比如在時(shí)鐘頻率為7.3728M時(shí)，循環(huán)for(i=0;i254;i++)執(zhí)行時(shí)間大概為138us，一個(gè)for循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)為4*N+4.下面這個(gè)毫秒級延時(shí)函數(shù)則比較經(jīng)典：

void delay_1ms(void)

{

unsigned int i;

for(i=1;i(unsigned int)(xtal*143-2_;i++)

;

}

在上式中，xtal為晶振頻率，單位為MHz.

OK,今天就寫到這里。

此文僅作為開發(fā)記錄文檔，錯(cuò)誤在所難免!