JPEG2000的近距离无线视频传输系统设计

　　采用现有的3G移动通信网络来实现无线视频传输的方法适合远距离使用，在近距离时使用这种传输方式不仅费用高，而且带宽得不到保证。针对以上问题设计了一种近距离无线视频传输系统。系统采用专用的JPEG2000视频压缩器件ADV212来实现视频压缩;基于多外部接口和低功耗的考虑，选用Cortex-M3内核的嵌入式处理器LPC1768对整个系统进行控制;无线传输采用nRF24LU1+来实现。

　　1 无线视频传输系统的组成

　　无线视频传输系统主要由视频图像采集模块、JPEG2000实时压缩模块、控制模块和通信模块等组成。无线视频传输结构框图如图1所示。

　　主要模块介绍如下：

　　①视频图像采集模块，由CMOS图像传感器OV7670构成，完成图像的采集和滤波处理;

　　②JPEG2000实时压缩模块，主要由JPEG2000编解码芯片ADV212完成视频的实时压缩;

　　③控制模块(LPC1768)，处理红外触发信号及视频的存储和发送;

　　④通信模块，包括无线传输模块和网络适配器(可扩展);

　　⑤存储器，SD存储卡。

　　2 系统模块设计

　　系统主要包括视频图像采集模块、JPEG2000实时压缩模块、控制模块和无线传输模块。

　　2.1 视频图像采集模块

　　视频图像采集由OmniVision公司的OV7670图像传感器完成，JPEG2000实时压缩模块采用ADI公司的ADV212实时压缩芯片来实现。

　　2.1.1 OV7670

　　OV7670是30万像素CMOS VGA图像传感器。它具有体积小、工作电压低等特点，可提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能;通过SC CB总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影像数据;最高帧率可达30 fps，用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式;所有图像处理功能如伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等，都可以通过I2C总线以SCCB方式进行配置;感光阵列为640x480，可以输出YCbCr(4：2：2)的格式数据。

　　2.1.2 ADV212

　　ADV212是ADI公司推出的一款用于实现静态图像压缩最新算法标准JPEG2000的专用图像压缩编解码芯片。它采用SRAM工艺构造，延迟小、功耗低、成本低。工作模式可通过设置内部寄存器来灵活控制，适用于多种视频和静止图像格式数据的压缩处理。它主要由像素接口、小波变换引擎、熵编解码器、嵌入式处理器、存储器系统、内部DMA引擎和外部DMA引擎等组成。单片ADV212单次压缩最大能处理的数据量为1 MB，设计中采用YCbCr(4：2：2)格式，单帧数据量为600 KB，完全可以满足要求。视频图像采集与控制结构框图如图2所示。

　　OV7670的初始化配置由控制器LPC1768通过I2C总线以SCCB方式进行配置，可以进行读写的寄存器地址范围是00～C9H，其中很多不用进行改写，只需默认值;使能信号为ENABLE=1，非使能信号为DISABLE=0;从地址0x42是写，0x43是读。常用的寄存器COM7(12H)是输出格式寄存器，COM10(15H)是行场设置寄存器以及其他COM类通用控制寄存器。

　　LPC1678通过设置引脚PWDN为高电平使其进入睡眠状态。如果有触发信号，则进行视频图像采集;视频采集由OV7670和ADV212来完成。其中引脚PCLK为像素时钟信号，HREF为行同步信号，VSYNC为帧同步信号，数据格式采用YCbCr(4：2：2)(8位)。这正好符合ADV212芯片要求的格式，通过OV7670的D[7：0]引脚与ADV212的VDATA[11：4]引脚来完成数据传输。

　　2.2 无线传输模块

　　2.2.1 nRF24LU1+无线收发芯片

　　nRF24LU1+是Nordic公司推出的一款将高性能射频收发器和单片USBdongle功能结合起来的无线收发芯片。它可实现无线数据到USB数据形式的转换，这样就实现了芯片与PC机的连接。nRF24LU1+内含1个增强型的8051内核、无线收发模块以及符合全速USB 2.0标准的器件控制器。VBUS(USB工作电源)工作电压范围为4.0～5.25 V。nRF24LU1+是单片结构，外形尺寸为5 mm&TImes;5 mm。它的最高速率可达2 Mbps，兼容所有nRF24系列芯片;使用Enhanced Shocked Bust技术可以实现数据包的自动打包、解包和传输处理(应答/重传)功能。nRF24LU1+外围电路如图3所示。

　 　2.2.2 功率放大器PA和低噪接收放大器LNA

　　单独采用nRF24LU1+芯片只能实现近距离的无线通信，范围最多几十米。为了增加无线视频传输的距离，大约几百米的无线通信就需要加入功率放大器PA。从数据通信距离考虑，还需要增加芯片输入端的接收灵敏度，选用合适的低噪接收放大器LNA和滤波器就成为必然。设计中选择Maxim公司生产的MAX2240和MAX2644。功放和低噪接收电路如图4所示。

MAX2240芯片是专为2.4～2.5 GHz频段的应用设计而开发的，它符合Bluetooth、HomeRF、IEEE802.11b标准以及其他FSK调制系统的要求。