基于CDMA的無線圖像監(jiān)控終端設(shè)計

目前，數(shù)字類消費電子產(chǎn)品的需求增長驚人。在這些產(chǎn)品中，成像和視頻類產(chǎn)品比重很大。并且技術(shù)積累日益成熟，單說算法有靜態(tài)圖像的JPEG標準、動態(tài)視頻的MPEG1、MPEG2、MPEG3和H.263、H.264,并有向H.264過渡的趨勢。將相關(guān)的圖像技術(shù)應用于生產(chǎn)中將是我們考慮的一個重要方向。在銀行、變電站、車站等場所，需要重點考慮單張圖片的提取分析要求，以及控制應用成本，所以用M-JPEG算法比較合適。

本監(jiān)控系統(tǒng)基于TMS320DSC21嵌入式處理器平臺和嵌入式Linux系統(tǒng)，分為遠程現(xiàn)場采集端和本地監(jiān)控終端，通過CDMA無線網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，如圖1所示。現(xiàn)場采集端采集監(jiān)控現(xiàn)場單幀圖像和視頻連續(xù)幀并編碼壓縮成M-JPEG并保存成文件，然后通過CDMA網(wǎng)路傳給本地監(jiān)控端。監(jiān)控端接收到圖像數(shù)據(jù)后，進M-JPEG解碼并在模擬液晶屏上顯示出來。M-JPEG采用幀內(nèi)壓縮算法，對長時間沒有變化的對象可以達到較高的壓縮比，并且成本較低，從而實現(xiàn)在帶寬有限的情況下實現(xiàn)遠程觀測。本文主要介紹監(jiān)控終端的設(shè)計。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)監(jiān)控終端硬件組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

電源模塊負責電源的平穩(wěn)輸出和監(jiān)視

CDMA無線接收模塊接收JPEG數(shù)據(jù)流，并存放到SDRAM中。圖像顯示模塊將解壓后的原始圖像在電視或模擬液晶屏上顯示出來。 　　存儲器模塊由FLASH與SDRAM組成。FLASH存儲器用來存儲程序，是系統(tǒng)獨立運行(脫機運行)必不可少的組成部分。SDRAM存儲器用于系統(tǒng)軟件的運行以及圖像數(shù)據(jù)的存儲。這樣可以調(diào)用以前的圖像數(shù)據(jù)，用于研究。

調(diào)試仿真模塊用于調(diào)試仿真使用，還可以通過它將圖像數(shù)據(jù)從SDRAM中導入電腦中。　

圖3 Linux系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的設(shè)計基于開放源代碼Linux操作系統(tǒng)，本系統(tǒng)移植的是2.4版本。整個Linux系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖3所示。

整個Linux系統(tǒng)以前面介紹的TMS320DSC21硬件平臺為基礎(chǔ)，針
對本系統(tǒng)硬件需要的主要驅(qū)動程序分別是CDMA模塊驅(qū)動和OSD圖像顯示驅(qū)動。驅(qū)動程序?qū)Φ讓佑布M行抽象，為頂層應用程序提供一致的底層接口。JPEG圖像數(shù)據(jù)接收、管理程序作為一個常駐守護線程一直監(jiān)控底層CDMA模塊的活動，并給上層應用層程序提供相關(guān)接口函數(shù)。

圖4 JPEG解碼流程圖

圖像的JPEG解碼實現(xiàn)

mclinux系統(tǒng)控制DSP端進行JPEG解碼，經(jīng)過預處理、Huffman 解碼、反量化、IDCT 變換這幾個主要步驟將JPEG 圖像數(shù)據(jù)恢復成壓縮編碼前的圖像數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過OSD處理最終在液晶屏上顯示出圖像來。詳細流程如圖4。

用CDMA模塊無線傳輸圖像數(shù)據(jù)

CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access)，它是在數(shù)字技術(shù)的分支——擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種移動通信技術(shù)。不同的移動臺共用一個頻率應用擴頻通信技術(shù)對每個移動臺分配一個獨特的、隨機的碼序列，每個碼序列互不相同，而且彼此都不相關(guān)。它的容量接近于以前CDMA 1