数字无线实时视频通信和拍摄系统设计

接收端上电初始化的情况基本与发送端一致，但要将nRF2dL01(按预定地址)设定为接收模式以接收检测信号。检测到相符的地址后，nRF24L0l的自动应答功能会发送应答信号给发送端以确认收到信号，此时双方"握手"成功。接着，通过INTO中断通知DSP，使得DSP重新将 nRF24LOl设定为接收模式以接收来自发送端的连续视频流，并且打开LCD模块准备显示视频。最后DSP通过SDRAM缓冲视频流，送给LCD显示 (若LCD等其他后端模块为并行接口，则需要将数据转化成并行数据格式)。至此，系统已经能实现实时视频数据的无线传输，实时视频流的分辨率为 QQVGAl60×120(@13fps)。

在视频流的显示过程中，若用户按下拍照按钮，则产生INTl中断通知DSP，DSP会将nRF24LOl设定为发送模式并发送拍照通知信号。收到应答信号后，nRP24L0l返回接收模式准备接收图像数据，接收完成后会自动发送确认信号以表示图像数据接收成功。最后，DSP将图像数据交由后端模块处理。至此.系统实现了图像的无线拍摄功能，拍照效果为1280×960(@130万像素)，基本上能满足拍照要求。

视频系统接收端和发送端的工作流程如图2所示。

2 DSP的接口设计

2.1 DSP与OV9640的接口设计

该芯片使用OmniVision公司自主开发的SCCB总线进行控制，使用三线连接。其中SCCB_E为串口允许/禁止信号线，SIO_C和 SIO_D分别为串口时钟线和数据线。系统中仅对OV9640进行控制而不需要获知其状态，采用DSP的McBSPO端口进行连接，其中HD3用于打开串口，BCLKX0和HDX0分别用于发送时钟信号和控制数据。具体的硬件连线如图3所示。

值得注意的是：

①使用DSP的HPI接口连接OV9640时，为了获得场频、行频和8位视频输出等信号，DSP的HPIENA引脚必须下拉，使得HD[7：0]能配置为通用I/o接口，才能实现对OV9640的启停或工作模式控制。

②通过修改OV9640的寄存器COMC，将输出大小设定为1280×960或者QQVGA。

③修改寄存器COMH，将输出格式设定为8位的RGB格式，并设定为Master方式。

④FREX为连续帧模式的允许/禁止信号，但默认为禁止。应配置DSP的HD4引脚，将其电平拉高，然后再用HD3将EXPSTB引脚置高以实现连续帧的数据输出;将FREX置低即可返回到(单帧)拍摄模式。

⑤计算数据传输率。该芯片输出并行8位图像信号以及场频、行频同步信号，视频中的l帧图像(160×120)的大小是：

160×120×8=153600位/帧

如果以nRF24L01最大的发送速度2Mbps计算，则每秒可发送

2000000/153600≈13帧

即本系统能以160×120(@13 fps)的速度传输视频信号。

⑥输出数据的并一串转换。

OV9640输出8位并行数据，而nRF24L01为串行接口,因而需要将并行数据串行化。8位并行数据格式为HREF、Bll、G2l、B22、 G12……，HREF、G21、R22、G23、R24……。通过编程约定发送端与接收端的时序，可将从HD[2：0]得到的PCLK、HREF和 VSYNC信号略去而无须计入无线传输之列。所以串行化时，将每次从D[7：O]读入的8位数据由高位到低位依次按顺序放进SDRAM缓冲中，再传给 nRF24LOl发送出去即可。

2.2 DSP与nRF24L01的接口设计

2.2.1 设计要点

DSP使用McBSPl与该芯片直接连接。其中CSN为SPI片选引脚，低电平有效，用DSP的XF引脚与CSN引脚连接;CE为收发模式选择引脚，用HD7进行高低电平控制。其他引脚的连线如图3所示。在编程时需要注意：

①每次通过SPI向nRF24L01发送指令前，必须使CSN得到一次由高到低的电平跳

变，即每次执行指令后，都要将CSN置高才能继续发送下一条指令。

②nRF24L01的SPI为下降沿锁存数据，故应将McBSPl配置成"有延时的下降沿"。

③IRQ引脚为低电平有效，每次产生到DSP的中断必须写"l"来清除。

④若发送端需要接收应答，则应当配置数据通道O来接收应答信号，且接收地址(RX_ADDR_PO)应当与发送地址(TX_ADDR)一致。

⑤芯片必须经过Standby模式才能进入TX或RX模式，故在TX和RX模式之间切换时应先将CE拉低以进入Standby模式。

⑥写寄存器的指令只能在Powerdown或Standby模式下执行，故在修改寄存器值前也应当将CE拉低。

⑦以下的2.2.2和2.2.3均未开启AACK和ART功能。因为系统在连续视频流方式运行时，只要求得到高数据传输率以满足实时性，而并不需要纠错重发。但在拍摄方式下，则应该打开这两项功能，以确保图像数据的完整性。

2.2.2 ESB发送数据

①将配置位PRIM_RX置低;

②保持CSN为低电平，送入接收端的地址(TX_ADDR)和数据(TX_PLD);

③将CE置高，开启数据发送;

④数据发送完毕，产生TX_DS中断;

⑤CE置低，可进入Standby模式。

2.2.3 ESB接收数据

①配置位PRIM_RX置高，CE置高，则130μs后，nRF24