JPEG2000的近距离无线视频传输系统设计

MAX2644是一款专门为WLAN、Bluetooth等工作在2.4 GHz频段内的设备而设计的高三阶交调点的低噪声放大器。放大电路中，微波开关采用的是HitTIte公司生产的低成本SPDT微波开关，型号为HMC545。该开关特别为3G和ISM频段工作的设备设计，其插入损耗非常小只有0.25 dB。HMC545采用SOT封装，体积小，可采用CMOS或TTL电平控制。利用nRF24LU1+芯片的VDD_PA引脚可控制无线发送和接收功能的切换。

　　2.3 核心控制器LPC1768

　　2.3.1 LPC1768功能介绍

　　系统的主控制器采用LPC1768，它采用Cortex-M3内核，可提供系统增强型特性，用于满足要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。Cortex -M3控制器的操作频率可达100 MHz，具有三级流水线和哈佛结构;带有独立本地指令、数据总线以及用于外设的性能稍低的第3条总线，还包含一个支持随机跳转的内部预取值单元。LPC1768系列Cortex-M3微控制器的外设组件包括512 KB的Flash存储器、64 KB数据存储器、以太网MAC、USB主机/从机/OTG接口、8通道的通用DMA控制器、4个UART接口、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、3个I2C接口、2输入和2输出的I2S接口、8通道的12位ADC、10位DAC、电机控制PWM、正交编码器接口、4个通用定时器、6输出的通用PWM、带独立电池供电的超低功耗RTC和多达70个通用I/O引脚。nRF24LU1+具有SPI口，可以方便实现与LPC1768的连接。

　　2.3.2 LPC1768与ADV212的连接

　　①控制总线：ADV212支持16位和32位的总线控制。LPC1768是32位ARM控制器，所以采用32位控制总线实现对ADV212的配置和控制;通过LPC1768的高速GPIO口控制引脚P1[31：0]。其中ADDR[3：0]引脚为地址总线，对ADV212的直接型寄存器进行读写;ADV212接收到OV7670的帧数据后对其进行JPEG2000压缩，压缩后的数据存放在ADV212内部的CODE FIFO中。LPC1768与ADV212之间的连接采用32位正常主机模式的异步SRAM接口通信，其16个直接寄存器映射到控制器的寄存器进行固件加载和参数配置，并从CODEFIFO中读取压缩视频数据。

　　②数据总线：当ADV212工作在JDATA模式下时，由HDATA[31：28]～JDATA[7：4]和HDATA[27：24]～JDATA[3：0]总线输出压缩后的JPEG20 00数据。

　　③其他：包括中断信号、读写信号、复位信号、睡眠信号都与LPC1768的GPIO口相连。

　　2.3.3 LPC1768与SD卡的连接

　　SD卡具有耐用、可靠、安全、容量大、体积小、便于携带和兼容性好的优点。SD卡支持SD和SPI两种模式通信方式。采用SPI模式时，占用较少的I/O资源。设计中采用直接与LPC1768的SPI接口的通信方式。通过4条信号线即可完成数据的传输，分别包括时钟SCLK、主机输入从机输出MISO、主机输出从机输入MOIS和片诜CS。实际讨程中，还需要考虑到中断控制、电源供电控制、写保护和卡插入位置检测4个方面，因此还需要额外的4根通用I/O引脚来满足该需要。LPC1768外围电路结构框图如图5所示。

　　3 系统程序设计

　　系统硬件设计完成之后，要进行软件的设计。整个设计过程中的功能器件很多，但是都进行了模块化设计，所以软件方面也要进行模块化设计。主要分为主程序、初始化配置模块、图像采集压缩控制模块、存储模块和无线传输模块。系统工作程序流程如图6所示。

　　ADV212对每个视频帧独立进行JPEG2000帧内压缩，这样就能方便地进行基于帧的操作，如帧的抽取。ADV212对每帧图像压缩后，压缩数据头部都有一个特有的header标志段，其中包含有图像编号索引，因此LPC1768通过header可以方便地抽取该帧。程序中最为关键的是ADV212的初始化，也是最为复杂的，它可以配置为执行压缩或解压处理，这取决于芯片复位后初始化阶段所加载的固件(压缩固件或解压固件)。设计中是视频压缩，进行压缩编码配置，包括压缩算法的固件加载和编码参数的设置。ADV212初始化流程如图7所示。

　　4 视频压缩结果与分析

　　原始图像与JPEG2000压缩后的图像对比如图8所示。

通过图8可以看出，基于ADV212的JPEG2000视频压缩系统可以在大压缩比下保持较好的视频质量。在压缩比为50时，图像质量没有明显下降;压缩比为100时略有下降;在压缩比为200时，图像质量有明显下降。压缩比为100时，800&TImes;480的一张图像压缩后为9.06 KB，视频传输流畅的最小帧数一般为24 fps，传输速率最小为1.728 Mb/s，低于2 Mb/s，说明nRF24LU1+能够满足其需要。如果图像质量急剧下降，可以采用自适应帧率的方法来适时降低帧率，以提高图像质量;也可以通过隔行扫描的方法来降低每帧的数据量，最后在显示终端通过奇偶帧合成重复播放的机制来降低无线传输