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数字无线视频通信系统的设计( 二 )

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;FPGA采集到的图像信号是并长的数字信号 。要将这些信号发射出去，还需要转化为异步串行数据，这个工作由FPGA来完成 。我们所规定的异步串行通信协议和通用的RS232协议类似：
没有信号时，DATA线为高电平；要传送数据的时候，先发送1个低电平脉冲（起始位），紧接着2个字节的数据（Y[7：0]，UV[7：0]，然后再发送1个高电平脉冲（停止位） 。1帧有效的串行数据就由这几部分构成 。
微控制器MCU主要完成以下几个任务：
①初始化数字摄像头7620；
②控制其它外设，接收和处理键盘命令，控制照明设备的开启等；
③与FPGA协同工作，并提供人机接口 。
MCU采用常用的AT89C52 。图像采集模块的工作流程如图5所示 。
2; 图像传输模块
图像传输模块（RFmodule）由一块单片无线收发芯片nRF2401完成 。NRF2401工作在2.4～2.5GISM频带，集成了频率综合器、功率放大器、晶体振荡器和调制器 。由于nRF902使用了晶体振荡器和稳定的频率合成器，因此频率漂移很低 。电源电压范围为2.4～3.6～，输出功率为10dBm，电流消耗仅9mA 。输出功率和频偏可通过外接电阻进行编程 。输出信号为调制的GFSK（高斯键控频率信号），很轻易通过8线串行I/O口进行收发 。图6为nRF2401在无线通信中扩展的外围电路 。
通过PWR-UP、CE、CS引脚的选择，nRF2401可以工作在激活/等待/节能模式 。这里，使nRF2401工作在激活的突发脉冲（shockburst）模式 。该模式使用片上FIFO 。在不使用MCU控制数据操作情况下，能以极低的功耗运行数字部分而又以极快的速度（最高为1Mbps）传输数据，从而大大减少了电流消耗，降低了系统成本并且减少了传输时的“空中冲突”冒险 。
FPGA送来的异步串行数据经过nRF2401内部的RF带通滤波、低噪声放大、频率综合和脉冲放大，被调制成2.4GHz上的GFSK信号，完成图像信号的传输 。
3; 图像接收显示模块
图像接收显示模块主要由三部分组成：图像接收、图像转换和暂存、图像显示 。如图7所示 。
（1）图像接收
图像接收部分也是由无线收发芯片nRF2401完成 。nRF2401可以同时发射1组、接收2组信号 。在突发脉冲模式下，将RX和CE置高，200μs的建立时间后，nRF2401开始监测空中，接收到有效的数据包后解调为原来的数字信号，送以端头、地址和CRC位，MCU发出中断命令，DR1拉高 。MCU也可以置CE为低来中止RF字的接收，同时为载入数据输出适当频率的时钟 。当所有的数据载入后，将DR1拉低，预备接收下一个数据包 。
（2）图像转换和暂存
nRF2401传输给FPGA的异步串行数据，经过FPGA转换为并行数据并暂存到缓冲区（512KB的外部RAM），收到MCU的命令后将RAM内部的数据送到LCD显示 。当整幅图像都被接收以后，FPGA将存储的视频发送到LCD控制器SED1353 。出于安全性的考虑，系统同时还外挂有2MB的内存事保存视频历史记录 。图像转换和暂存的过程，其实是前面图像采集的逆过程 。接收部分FPGA的设计与发送部分类似，这里不再详述 。
（3）图像显示
图像显示由LCD控制器SED1353和LCD显示模块MCT-G320240DNCW-15N组成 。SED1353是一种点阵LCD控制器，支持的分辨率高达1024×1024（单色显示），能同多种微控制器接口 。图8为SED1353与LCD显示模块和MCU等设备的连接图 。
SED1353的控制信号和图像显示的地址信号由MCU提供 。FPGA从RAM获得待显示的图像数据，得到MCU命令后将数据传送到SED1353，由它将一幅图像的数据暂存缓存到存储器 。当户主按下应答键，MCU传达显示命令，SED1353就从存储器取出数据传送给LCD，户主就能见到来访者了 。

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