JPEG2000的近距离无线视频传输系统设计

摘要：采用现有的3G移动通信网络来实现无线视频传输的方法适合远距离使用，在近距离时使用这种传输方式不仅费用高，而且带宽得不到保证。针对以上问题设计了一种近距离无线视频传输系统。系统采用专用的JPEG2000视频压缩器件ADV212来实现视频压缩；基于多外部接口和低功耗的考虑，选用Cortex-M3内核的嵌入式处理器LPC1768对整个系统进行控制；无线传输采用nRF24LU1+来实现。
关键词：无线视频传输；JPEG2000；图像采集；LPC1768

引言
随着移动通信技术的发展，无线视频通信已经在第三代移动通信系统中得到应用。但是移动通信网络是大众应用型网络，适用于远距离视频通信，对于近距离视频通信(几十米到几百米)，不仅费用高，而且带宽可能会受到限制，传输可靠性不能得到保证。因此，我们可以采用较为成熟的近距离无线视频通信技术。设计中采用了JPEG2000专用压缩芯片来进行视频压缩，能实现较高压缩比。

1 无线视频传输系统的组成
无线视频传输系统主要由视频图像采集模块、JPEG2000实时压缩模块、控制模块和通信模块等组成。无线视频传输结构框图如图1所示。

主要模块介绍如下：
①视频图像采集模块，由CMOS图像传感器OV7670构成，完成图像的采集和滤波处理；
②JPEG2000实时压缩模块，主要由JPEG2000编解码芯片ADV212完成视频的实时压缩；
③控制模块(LPC1768)，处理红外触发信号及视频的存储和发送；
④通信模块，包括无线传输模块和网络适配器(可扩展)；
⑤存储器，SD存储卡。

2 系统模块设计
系统主要包括视频图像采集模块、JPEG2000实时压缩模块、控制模块和无线传输模块。
2．1 视频图像采集模块
视频图像采集由OmniVision公司的OV7670图像传感器完成，JPEG2000实时压缩模块采用ADI公司的ADV212实时压缩芯片来实现。
2．1．1 OV7670
OV7670是30万像素CMOS VGA图像传感器。它具有体积小、工作电压低等特点，可提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能；通过SC CB总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影像数据；最高帧率可达30 fps，用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式；所有图像处理功能如伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等，都可以通过I2C总线以SCCB方式进行配置；感光阵列为640x480，可以输出YCbCr(4：2：2)的格式数据。
2．1．2 ADV212
ADV212是ADI公司推出的一款用于实现静态图像压缩最新算法标准JPEG2000的专用图像压缩编解码芯片。它采用SRAM工艺构造，延迟小、功耗低、成本低。工作模式可通过设置内部寄存器来灵活控制，适用于多种视频和静止图像格式数据的压缩处理。它主要由像素接口、小波变换引擎、熵编解码器、嵌入式处理器、存储器系统、内部DMA引擎和外部DMA引擎等组成。单片ADV212单次压缩最大能处理的数据量为1 MB，设计中采用YCbCr(4：2：2)格式，单帧数据量为600 KB，完全可以满足要求。视频图像采集与控制结构框图如图2所示。

OV7670的初始化配置由控制器LPC1768通过I2C总线以SCCB方式进行配置，可以进行读写的寄存器地址范围是00～C9H，其中很多不用进行改写，只需默认值；使能信号为ENABLE=1，非使能信号为DISABLE=0；从地址0x42是写，0x43是读。常用的寄存器COM7(12H)是输出格式寄存器，COM10(15H)是行场设置寄存器以及其他COM类通用控制寄存器。
LPC1678通过设置引脚PWDN为高电平使其进入睡眠状态。如果有触发信号，则进行视频图像采集；视频采集由OV7670和ADV212来完成。其中引脚PCLK为像素时钟信号，HREF为行同步信号，VSYNC为帧同步信号，数据格式采用YCbCr(4：2：2)(8位)。这正好符合ADV212芯片要求的格式，通过OV7670的D[7：0]引脚与ADV212的VDATA[11：4]引脚来完成数据传输。