基于CDMA的无线图像监控终端设计

基于CDMA的无线图像监控终端设计

本监控系统基于TMS320DSC21嵌入式处理器平台和嵌入式Linux系统，分为远程现场采集端和本地监控终端，通过CDMA无线网络进行传输，如图1所示。现场采集端采集监控现场单帧图像和视频连续帧并编码压缩成M-JPEG并保存成文件，然后通过CDMA网路传给本地监控端。监控端接收到图像数据后，进M-JPEG解码并在模拟液晶屏上显示出来。M-JPEG采用帧内压缩算法，对长时间没有变化的对象可以达到较高的压缩比，并且成本较低，从而实现在带宽有限的情况下实现远程观测。本文主要介绍监控终端的设计。系统硬件结构系统监控终端硬件组成结构如图2所示。电源模块负责电源的平稳输出和监视。CDMA无线接收模块接收JPEG数据流，并存放到SDRAM中。图像显示模块将解压后的原始图像在电视或模拟液晶屏上显示出来。

存储器模块由FLASH与SDRAM组成。FLASH存储器用来存储程序，是系统独立运行(脱机运行)必不可少的组成部分。SDRAM存储器用于系统软件的运行以及图像数据的存储。这样可以调用以前的图像数据，用于研究。调试仿真模块用于调试仿真使用，还可以通过它将图像数据从SDRAM中导入电脑中。系统的设计基于开放源代码Linux操作系统，本系统移植的是2.4版本。整个Linux系统的层次结构如图3所示。整个Linux系统以前面介绍的TMS320DSC21硬件平台为基础，针对本系统硬件需要的主要驱动程序分别是CDMA模块驱动和OSD图像显示驱动。驱动程序对底层硬件进行抽象，为顶层应用程序提供一致的底层接口。JPEG图像数据接收、管理程序作为一个常驻守护线程一直监控底层CDMA模块的活动，并给上层应用层程序提供相关接口函数。图像的JPEG解码实现mclinux系统控制DSP端进行JPEG解码，经过预处理、Huffman解码、反量化、IDCT变换这几个主要步骤将JPEG图像数据恢复成压缩编码前的图像数据，然后经过OSD处理最终在液晶屏上显示出图像来。详细流程如图4。用CDMA模块无线传输图像数据CDMA是码分多址的英文缩写(CodeDivisionMultipleAccess)，它是在数字技术的分支——扩频通信技术上发展起来的一种移动通信技术。不同的移动台共用一个频率应用扩频通信技术对每个移动台分配一个独特的、随机的码序列，每个码序列互不相同，而且彼此都不相关。它的容量接近于以前CDMA1×系统容量的两倍，从而能够适应不断成长的语音服务和无线互联网新型服务的需要。其次它的最高下载速度可以达到153kbps(将来可以达到307kbps)，上传速度达64K。这样的速度对于每秒4帧左右的352x288的M-JPEG压缩图像数据的传输已经足够。为了能在尽量少的数据冗余的情况下，准确无误的传送数据，本系统的底层参考了XMODEM协议。XMODEM协议是一种使用拨号调制解调器的个人计算机通信中广泛使用的异步文件运输协议。这种协议以128字节块的形式传输数据，并且每个块都使用一个校验和过程来进行错误检测。如果接收方关于一个块的校验和与它在发送方的校验和相同时，如果包成功接收，接收方会返回一个肯定应答信号(ACK)，如果发现错误，则返回一个否定应答信号(NAK)并重新发送数据包。然而，这种对每个块都进行认可的策略将导致低性能，特别是具有很长传播延迟的CDMA连接的情况时，问题更加严重。结语本文主要完成了监控终端设计，并进行了测试，当监控对象没有剧烈运动时，在20kbps的带宽下，达到了每秒4帧的传输速度，达到了预期的目标。图5是原始图像，图6是采用上述处理流程，进行解码后