無線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(yuǎn)距離多用戶服務(wù)的，開發(fā)難度大，需要眾多輔助技術(shù)支持。然而，近距離無線視頻通信可以采用較為成熟的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，它可以應(yīng)用于視頻監(jiān)控中不易連線的部分以及近距離巡視，它不同于3G技術(shù)中的視頻傳輸，具有易于開發(fā)、傳輸距離近等特點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)無線視頻傳輸，就要應(yīng)用大壓縮比的視頻壓縮編碼滿足無線傳輸速率的苛刻求，MPEG-4編碼是基于圖像內(nèi)容的第二代視頻編碼方案，并將對象合成的編碼方案也結(jié)合在標(biāo)準(zhǔn)中，它根據(jù)圖像的內(nèi)容將圖像分割為不同的視頻對象(VO)。在編碼過程中，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(xì)節(jié)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(xiàn)大壓縮比的視頻編碼，不僅解決了塊效應(yīng)，同時(shí)解決了無線傳輸時(shí)的帶寬限制問題，因此MPEG-4被作為無線通信系統(tǒng)中主要的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

電路系統(tǒng)原理：用專用MPEG-4編碼器，可以獲得良好的性價(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(xiàn)無線傳輸，它們不僅具有高達(dá)2 Mbit·s-1的無線空中速率，而且后者帶有增強(qiáng)型8051內(nèi)核和USB2.0協(xié)議的無線Soc芯片，較好地解決了與PC機(jī)的連接問題;控制器采用廣泛使用的低功耗FPGA來協(xié)調(diào)控制視頻流的無線傳輸以及對OV7620和ML86410進(jìn)行控制和模式配置，F(xiàn)PGA準(zhǔn)確地邏輯性保證了傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

nRF24L01及其連接電路

下位機(jī)的無線連接采用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(diào)制，硬件集成OSI鏈路層，最高空中速率達(dá)到2Mbit·s-1,采用SPI接口連接控制器。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其輸出功率和通信頻道可通過程序進(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(fù)責(zé)開機(jī)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(shù)據(jù)流的無線發(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(yīng)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(jié)合起的無線收發(fā)芯片，它可實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)到USB數(shù)據(jù)形式的轉(zhuǎn)換，這樣就實(shí)現(xiàn)了與 PC機(jī)的連接。nRF24LU1+內(nèi)含1個(gè)增強(qiáng)型8051MCU內(nèi)核、無線收發(fā)模塊、符合全速USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的器件控制器。nRF2ALU1+顯著地增強(qiáng)了抗寬帶干擾和互調(diào)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。USB工作電源電壓范圍4.0~5.25 V.nRF24LU1+是單片結(jié)構(gòu)，外形尺寸5 mm×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(xiàn)數(shù)據(jù)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)無線裝置，頻段、輸出能量和其他射頻參數(shù)可通過射頻寄存器進(jìn)行編程調(diào)節(jié)，電路圖如圖5所示。

PA和LNA

單獨(dú)只采用nRF芯片只能近距離的無線通信，為增加無線視頻傳輸?shù)木嚯x，需要加入PA.從增加數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)選用Maxim公司的MAX2240和MAX2644,連接電路如圖6所示。

MAX224O專為2.4~2.5 GHz頻段的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，符合Bluetooth、HomeRF、802.11標(biāo)準(zhǔn)以及其他FSK調(diào)制系統(tǒng)的要求。MAX2644是一款專為 WLAN,Bluetooth等工作在2.4 GHz頻段內(nèi)的設(shè)備設(shè)計(jì)的高三階交調(diào)點(diǎn)的低噪聲放大器。放大電路中，微波開關(guān)采用Hittite公司生產(chǎn)的低成本SPDT微波開關(guān)，型號HMC545,該開關(guān)特別為3G和ISM頻段工作的設(shè)備設(shè)計(jì)，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引腳控制無線發(fā)送和接收的切換。

采用具有可靠邏輯功能的FPGA協(xié)調(diào)MPEG-4視頻流到無線數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換和發(fā)送，可以保證無線視頻傳輸?shù)男阅?同時(shí)在終端采用帶有無線功能和 USB2.0協(xié)議的SOC芯片來實(shí)現(xiàn)與PC連接，不僅保證了無線傳輸?shù)目煽啃?，還使得電路小型化，方便使用。測試表明，無線速率低于2 Mbit·s-1時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)無線視頻的可靠傳輸。