无线图像（视频）传输系统ARM9+Atmega16+OV7620+nrf24l01

文章由LinuxBoy分享于2019-04-01 03:04:17热评（597）

无线图像（视频）传输系统ARM9+Atmega16+OV7620+nrf24l01

无线图像（视频）传输？？？并且是基于802.15.4协议，用的还是低端单片机？？没有搞错吧！！是的，很多人可能会这样惊讶的问道，况且，直到现在我也不能确定能不能传输视频，我本人觉得估计也有点吃力！！！不过现在已经完成了图片的传输，从传输时间来看还是漫长的让人接受不了，一张320*240图片的传输大概需要10s（后面会详述为什么会有这么长时间和可以改进的地方），但是，一张完整图片经过无线发射完只需1.2s（去除发送等待时间大概只需720ms）左右的时间，大部分时间还是消耗在采集端的发送延时等待（目前还没有用中断，下一步改成中断处理）以及上位机（ARM9）驱动中的数据复制（copy to usr,用mmap方式应该会快一点（引用别人的结论——用mmap方法就不会造成CPU的CACHE频繁失效，从而大大节约时间——Ethan的《copy_to_user与mmap的工作原理》），这也是下一步的计划），并且这些数据都是没有经过任何处理的原始RGB BAYER PATTERN。为什么要做这个平台呢？？原因在于目前参加了一个省竞赛，关于《都市开心农场》（QQ农场的实例版），考虑到植物生长的相对静态性，不需要实时的图像采集，并且考虑到这个项目要和物联网或是无线传感网有关联，所以就采用了这个无线传输方案。先不说可行性了，关键在于学习，这20天中，也学习了不少东西，ARM驱动开发、图像的格式，显示以及液晶屏framebuffer的使用。下面就一步步叙述整个开发过程吧。

先来说说目前已经达到的效果，通过Atmega16+OV7620+nrf24l01采集图像，图像格式可以设为YUV422，RGB RAW16，RGB8bit，前两种目前只能显示为灰度图像（OV7620的UV管脚没有用，只能通过Y通道获取数据）并且对图像这块也不了解，GB8bit支持彩色显示，可以在4.3 16bpp LCD上显示（图像质量还可以），并且可以通过网络传到上位机（电脑），不过，这块还没有做好，只能接收到数据，还没有显示出来（这也是后面的工作了）。ARM+nrf24l01作为目前的终端（这个也只是作为我一个项目中的网关，所以先熟悉了再说，不过到时候可不是nrf24了）。基本上已经完成了图像的采集、传输、处理（显示）整个流程，最后要做的也是最困难的——优化。

作为开发记录文档，我想分为4个部分分别描述整个过程的关键之处：

nrf24l01无线射频模块
OV7620图像传感器
nrf24l01 在ARM上的驱动
图像在lcd中显示

首先，nrf24l01无线收发模块之前从未接触过，用过的也都是TI 早期的CC1000，CC1101模块，为什么要选它呢？？可能是因为它操作简单吧（竞赛有时间限制啊），也可能是因为它有两种传输速率1M、2M（目前用的是1M，期待2M有所改善），而那些用于ZIGBEE的速率也都在250kbps左右,即选之则安之。微控制器采用的是Atmega16,时钟采用外部晶振7.3728MHz（晕，为什么用这么一个频率呢？！！）。nrf24l01通过Atmega16通用IO模拟出的SPI连接（第一个瓶颈）。那么首先来说说IO模拟SPI问题，Atmega16 SPI总线频率最高可达到时钟频率的一半（主机方式），而nrf24l01 datasheet上标注了SPI 频率可以支持到8MHz，所以当初应该选择主频更高的晶振。在本平台中没有使用SPI接口，而是用IO模拟的SPI时序（因为这样的程序网上到处都是），后来才发现，IO模拟的SPI速率是很慢的（具体慢多少我也不清楚），所以下一步打算直接用SPI接口操作好了。下面贴出部分程序段;

/*SPI 写，返回状态值。模拟SPI 先MSB(DORD=0) 、SCK空闲时为低电平（CPOL=0)、起始沿采样，下降沿设置（CPHA=0）*/

     char SPI_RW(char data)
{
char i,temp=0;
   for(i=0;i<8;i++) // output 8-bit
   {
if(data & 0x80)
{
PORTB |= (1 << PB5) ;

}
else
{
PORTB &= ~(1 << PB5);
}
data = (data << 1);

  temp<<=1;
  PORTB |= (1 << PB7);
  if(PINB & (1 << PB5))temp++;
  PORTB &= ~(1 << PB7);
    }
    return(temp);
}

//SPI READ

char SPI_Read(char reg)
{
char reg_val;

PORTB &= ~(1 << PB4);                // CSN low, initialize SPI communication...
SPI_RW(reg);                    // Select register to read from..
reg_val = SPI_RW(0);      // read registervalue
PORTB |= (1 << PB4);           // CSN high, terminate SPI communication

return(reg_val);
}

其他的函数都可以由这两个函数演变。还有个问题就是软件延时的问题，这也是今天才发现的问题，比如在时钟频率为7.3728M时，循环for(i=0;i<254;i++)执行时间大概为138us，一个for循环的执行次数为4*N+4.下面这个毫秒级延时函数则比较经典：

void delay_1ms(void)

{

unsigned int i;

for(i=1;i<(unsigned int)(xtal*143-2_;i++)

;

}
在上式中，xtal为晶振频率，单位为MHz.

OK,今天就写到这里。

此文仅作为开发记录文档，错误在所难免！

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