数字无线视频通信系统的设计

VSYNC的两个高电平之间传送。而每一行的信号传输现时由HREF同步。当HREF的上升沿来到后，FPGA开始接收图像数据。在PCLK的上升沿，每一行的图像数据通过Y口和UV口送出，从时序图可以看到1行包括640个点。

FPGA需要将收到的图像缓存到512KB的RAM，需要有20位的地址信号线和8位的数据信号线。

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（RF module）由一块单片无线收发芯片nRF2401完成。NRF2401工作在2.4～2.5G ISM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），很容易通过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（shock burst）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，准备接收下一个数据包。

图6

    （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

《数字无线视频通信系统的设计(第2页)》