基于DM642的单兵无线视频采集系统的研究与实现

论文摘要

随着视频监控技术、无线通信技术以及图像处理技术的高速发展,数字图像采集技术近年来得到了极大的重视和长足的发展,并在工业生产、科学研究、医疗卫生和通信等方面得到了广泛的应用。针对公安、武警、消防等公共部门有大量的现场情况需要传送,本文提出了一种新颖和通用的视频采集设计方法,介绍了一个基于无线传输的单兵视频采集系统,将现场的实时情况传输到后方去,能保证指挥中心对现场的情况进行准确的分析,对异常情况及时的做出处理,意义重大。论文分析了系统的功能,详细说明了系统的总体设计方案和设计原则,探讨和分析了当前无线数据传输技术、视频图像压缩技术的方式和特点,并给出了系统总体设计框图。在结构安排上,论文按照硬件和软件两大主线进行介绍。在硬件设计方面,主要分为视频采集模块、视频处理模块、无线传输模块和主机接收模块四个部分。系统选用CMOS图像传感器OV9620进行视频采集,在外部CPLD控制模块的作用下将采集到的数字视频信号存储到图像存储器中,并通知DSP TMS320DM642进行MPEG-4编码压缩,然后由无线收发模块nRF24L01发射出去;在接收端,由USB控制器CY7C68013建立USB2.0传输通道将接收模块接收到的视频数据上传给主机进行解码、显示后续处理。其中包括了帧存储、功率放大和天线等的设计方案,提出了一系列抗干扰措施。在软件设计方面,全面描述了模块化的设计思想及过程,介绍了无线通信的协议,给出了各部分模块的流程图,包括各部分主程序和子程序的设计。本单兵无线视频采集系统实现了数字化采集、数字化处理和数字化传输,并且具有结构简单、设计方便、开发周期短、灵活性强等优点。其应用范围广泛,如事故现场、图像防盗报警、交通道口监控等,具有很好的实用意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 单兵通信系统的结构与功能
• 1.3 单兵通信系统的国内外研究和应用现状
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 本文的结构安排
• 2 系统的总体设计方案
• 2.1 无线视频采集系统的总体框架结构
• 2.2 视频采集实现方案
• 2.2.1 CMOS 图像传感器的工作原理
• 2.2.2 视频采集在本系统中的实现方案
• 2.3 视频压缩实现方案
• 2.3.1 图像数据压缩原理
• 2.3.2 常用图像压缩编码方法和标准
• 2.3.3 MPEG-4 压缩技术
• 2.4 视频的无线传输方案
• 2.4.1 主流无线通信技术
• 2.4.2 本系统的无线通信方案
• 2.5 GFSK 调制
• 2.6 系统设计原则
• 2.7 本章小结
• 3 系统硬件部分设计
• 3.1 视频采集模块
• 3.1.1 视频信号的采集
• 3.1.2 帧存储方案
• 3.1.3 CPLD 控制电路
• 3.2 DSP 视频处理模块
• 3.2.1 TMS320DM642 简介
• 2C 总线接口'>3.2.2 DM642 的 I²C 总线接口
• 3.2.3 DM642 的 McBSP 接口
• 3.2.4 DM642 的 EMIF 接口
• 3.2.5 DM642 与 SDRAM 的接口
• 3.2.6 DM642 与 FLASH 的接口
• 3.3 无线数传模块
• 3.3.1 nRF24L01 无线传输模块
• 3.3.2 nRF24L01 的应用电路
• 3.3.3 nRF24L01 与DM642 的硬件连接
• 3.3.4 匹配功率放大电路设计
• 3.3.5 天线设计
• 3.4 主机接收模块
• 3.5 电源模块
• 3.6 系统抗干扰设计
• 3.7 本章小结
• 4 系统软件部分设计
• 4.1 系统软件的实现流程
• 4.2 图像采集的软件实现
• 4.3 CPLD 程序设计
• 4.4 基于DM642 的MPEG-4 编码设计
• 4.4.1 CCS 集成开发环境
• 4.4.2 MPEG-4 算法的实现
• 4.4.3 代码优化
• 4.5 nRF24L01 无线通信的软件设计
• 4.5.1 nRF24L01 的通信协议
• 4.5.2 nRF24L01 的配置
• 4.5.3 nRF24L01 的收发流程
• 4.5.4 抗干扰设计
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 研究生阶段发表的学术论文