近距離無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統電路設計

　　無(wú)線(xiàn)視頻通信作為第三代移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)得到了廣泛關(guān)注。但其是為遠距離多用戶(hù)服務(wù)的，開(kāi)發(fā)難度大，需要眾多輔助技術(shù)支持。然而，近距離無(wú)線(xiàn)視頻通信可以采用較為成熟的技術(shù)實(shí)現，它可以應用于視頻監控中不易連線(xiàn)的部分以及近距離巡視，它不同于3G技術(shù)中的視頻傳輸，具有易于開(kāi)發(fā)、傳輸距離近等特點(diǎn)。要實(shí)現無(wú)線(xiàn)視頻傳輸，就要應用大壓縮比的視頻壓縮編碼滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)傳輸速率的苛刻求，MPEG-4編碼是基于圖像內容的第二代視頻編碼方案，并將對象合成的編碼方案也結合在標準中，它根據圖像的內容將圖像分割為不同的視頻對象（VO）。在編碼過(guò)程中，前景和背景對像采用不同的編碼策略：前景對像的編碼壓縮盡可能保留壓縮對像的細節和平滑性；對背景視頻對像，采用大壓縮比的編碼策略，而在解碼端用其他的背景拼成新的的背景。因此它可以實(shí)現大壓縮比的視頻編碼，不僅解決了塊效應，同時(shí)解決了無(wú)線(xiàn)傳輸時(shí)的帶寬限制問(wèn)題，因此MPEG-4被作為無(wú)線(xiàn)通信系統中主要的視頻編碼標準。

　　電路系統原理：用專(zhuān)用MPEG-4編碼器，可以獲得良好的性?xún)r(jià)比，因此采用ML86410芯片是較好的MPEG- 4視頻壓縮解決方案；同時(shí)采用nRF24L01和nRF24LU1芯片實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳輸，它們不僅具有高達2 Mbit·s-1的無(wú)線(xiàn)空中速率，而且后者帶有增強型8051內核和USB2．0協(xié)議的無(wú)線(xiàn)Soc芯片，較好地解決了與PC機的連接問(wèn)題；控制器采用廣泛使用的低功耗FPGA來(lái)協(xié)調控制視頻流的無(wú)線(xiàn)傳輸以及對OV7620和ML86410進(jìn)行控制和模式配置，FPGA準確地邏輯性保證了傳輸的可靠性。

　　nRF24L01及其連接電路

　　下位機的無(wú)線(xiàn)連接采用Nordic Semiconductor公司的nRF24L01。它是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2．4～2．5 GHz ISM頻段，采用GFSK調制，硬件集成OSI鏈路層，最高空中速率達到2Mbit·s-1，采用SPI接口連接控制器。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等功能模塊并融合了增強型ShockBurst技術(shù)，其輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置，有125個(gè)頻道。nRF24L01功耗低，在以功率為-6 dBm發(fā)射時(shí)，工作電流只有9 mA；接收時(shí)，工作電流為12．3 mA。采用SPI接口與控制器FPGA進(jìn)行連接，負責開(kāi)機時(shí)接收各個(gè)器件的配置信息，完成配置后進(jìn)行視頻數據流的無(wú)線(xiàn)發(fā)送。其中，CE是發(fā)射和接收切換引腳，CSN為片選，IRQ為中斷信號輸出引腳，連接電路圖如圖4所示。

　　nRF24LU1及其應用電路

　　nRF24LU1+是 Nordic推出的一款將高性能射頻收發(fā)器與單片USBdongle功能結合起的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片，它可實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據到USB數據形式的轉換，這樣就實(shí)現了與 PC機的連接。nRF24LU1+內含1個(gè)增強型8051MCU內核、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、符合全速USB2．0標準的器件控制器。nRF2ALU1+顯著(zhù)地增強了抗寬帶干擾和互調失真（IMD）性能。nRF24LU1+芯片需要的外部元件只是低成本的16 MHz晶振、去耦電路、匹配網(wǎng)絡(luò )和天線(xiàn)。USB工作電源電壓范圍4．0～5．25 V。nRF24LU1+是單片結構，外形尺寸5 mm&TImes;5 mm。它的最高速率2 Mbit·s-1，兼容所有nRF24系列芯片；使用Enhanced ShockedBust技術(shù)可以實(shí)現數據包的自動(dòng)打包／解包和傳輸處理；使用MulTICeiver技術(shù)可同時(shí)支持6個(gè)無(wú)線(xiàn)裝置，頻段、輸出能量和其他射頻參數可通過(guò)射頻寄存器進(jìn)行編程調節，電路圖如圖5所示。

　　PA和LNA

　　單獨只采用nRF芯片只能近距離的無(wú)線(xiàn)通信，為增加無(wú)線(xiàn)視頻傳輸的距離，需要加入PA。從增加數據通信距離考慮，還需要增加芯片輸入端的接收靈敏度，選用合適的LNA和濾波器成為必然。設計選用Maxim公司的MAX2240和MAX2644，連接電路如圖6所示。

　　MAX224O專(zhuān)為2．4～2．5 GHz頻段的應用而設計，符合Bluetooth、HomeRF、802．11標準以及其他FSK調制系統的要求。：MAX2644是一款專(zhuān)為 WLAN，Bluetooth等工作在2．4 GHz頻段內的設備設計的高三階交調點(diǎn)的低噪聲放大器。放大電路中，微波開(kāi)關(guān)采用HitTIte公司生產(chǎn)的低成本SPDT微波開(kāi)關(guān)，型號HMC545，該開(kāi)關(guān)特別為3G和ISM頻段工作的設備設計，其插入損耗僅有0．25 dB，采用SOT封裝、體積小，可用CMOS或TTL電平控制。利用nRF芯片的VDD_PA引腳控制無(wú)線(xiàn)發(fā)送和接收的切換。

　　采用具有可靠邏輯功能的FPGA協(xié)調MPEG-4視頻流到無(wú)線(xiàn)數據流的轉換和發(fā)送，可以保證無(wú)線(xiàn)視頻傳輸的性能；同時(shí)在終端采用帶有無(wú)線(xiàn)功能和 USB2．0協(xié)議的SOC芯片來(lái)實(shí)現與PC連接，不僅保證了無(wú)線(xiàn)傳輸的可靠性，還使得電路小型化，方便使用。測試表明，無(wú)線(xiàn)速率低于2 Mbit·s-1時(shí)，可以實(shí)現無(wú)線(xiàn)視頻的可靠傳輸。