图像数据无线传输系统设计与实现

华中科技大学

硕士学位论文

图像数据无线传输系统设计与实现

姓名：***

申请学位级别：硕士

专业：光电信息工程

指导教师：***

20090514

I摘 要

随着图像采集技术的发展，成像系统实现了高帧频、高分辨率、高可靠性及微型

化，在目标跟踪、智能交通监控中得到了越来越多的应用，并向更加广泛的军事及民

用领域扩展，与此同时，无线集成射频芯片技术的日益成熟和DSP,FPGA等嵌入式技

术的快速发展和广泛应用使得无线传输图像数据成为了可能。

本论文研制的基于DSP的图像数据无线传输系统，是通过使用数据处理速度快，

运算能力强、精确度高，数据接口种类多的数字信号处理器来搭建的图像数据无线传

输的硬件平台。这个图像数据无线传输系统分为数据发送和接收二部分，第一部分是

数据发送端，它的主要任务是采集，压缩，存储，无线发送图像数据。第二部分是数

据接收端，它负责图像数据的接收，显示并将图像数据传送到计算机，计算机接收到

的图像数据存储格式为位图格式。

本论文基于图像采集和数字信号处理器控制提出了图像数据无线传输系统设计方

案，分析了数据传输过程中的关键技术，介绍了控制图像数据无线发送过程的实现方

法，重点论述了数字信号处理器、CPLD、无线射频芯片和存储器之间的接口问题。图

像数据的无线发送中，着重讨论了控制芯片和无线射频芯片之间的接口问题和实现方

法。本系统采用了nRF24L01射频芯片，TMS320VC5402数字信号处理器（用于发送），

TMS320VC5509A 数字信号处理器（用于接收），XC95288XL7TQ CPLD芯片用于图像

数据采集，并从硬件和软件两个方面详细阐述了整个过程的设计与实现，并对整个系

统的相关功能和性能指标上进行了测试。测试结果表明，本无线传输系统具有体积小，

功耗低，数据传输稳定，抗干扰能力强等优点,可以很好的应用在无线图像数据采集及

其他短距离数据无线传输的场合。

关键词：无线传输 图像数据 图像采集 无线射频 数字信号处理器

IIAbstract

With the development of image-collecting technology, the system of image implements

the high-speed rate of frame、high-resolution、high reliability、and Miniaturization, it has be

widely used for target tracking、Intelligent Traffic Monitoring and has been developed for the

use of home and military. Meanwhile, the technology of wireless RF chip has become much

more mature, the rapid development of and widely use of DSP、FPGA、Embedded

technology makes the wireless transmission for image data true. This thesis develops the wireless transmission system which is based on DSP for image data. It is also for putting up the hardware platform of wireless transmission for image data

through Digital Signal Processor which has high speed of processing data、power of

computing、high accuracy、many kinds of data interfaces. This wireless transmission system

for image data is built up with data sending part and data receiving part: the part of data

sending port is responsible for collecting、compressing、storing and wirelessly sending image

data. The other part of receiving data is responsible for receiving image data and transferring them to computer, the storage format of image data is bitmap. This thesis based on the image data collecting and Digital Signal Processor controlling develops the design of wireless transmission system for image data, analyzes the key technologies of data sending, introduces the ways of implementing wireless transmission for

image data, discusses the interfaces among Digital Signal Processor 、CPLD、memory unit.

In the procedure of wireless transmission system for image data, it focuses on the interface issue and ways of implementing between the controlling chip and Radio Frequency chip.

This system chooses nRF24L01 Radio Frequency chip、TMS320VC5402 Digital Signal

Processor chip(used for sending)、TMS320VC5509A Digital Signal Processor chip(used for

receiving)、XC95288XL7TQ CPLD chip(used for collecting image data), and expounds the

design and implement of whole system from hardware and software. Through plenty of theoretical studies and practices, completing the design and

implement of system，testing functionality and performance-related indicators of the entire

system based on the design of hardware and software of Radio Frequency module. Test

IIIresults show that the wireless transmission system has small size, low power consumption, data transmission stability, anti-interference ability, etc. It can be well used in wireless image data acquisition and other short-range wireless data transmission occasions. Key words: Wireless transmission Image data Image collect Radio Frequency (RF) Digital Signal Processor (DSP) 独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究

成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体

已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以

明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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日期： 年 月 日

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日期： 年 月 日 日期： 年 月 日本论文属于

11 绪论

1.1 课题来源及国内外概况

随着半导体技术，集成电路，嵌入式技术，图像采集技术以及通信技术的飞速发

展，使得作为一种重要的信息表达形式的图像数据技术已经发展到了一个成熟的阶段，

然而原有的有线传输图像数据技术在当今已不能满足工业、农业、军事、和人们日常

生活的需要，由于大规模集成电路、计算机和通信技术的迅速发展和相互渗透，提出

了无线传输的概念，所以本课题所要设计和实现的正是图像数据的无线传输系统。

图像数据无线传输技术从应用层面来说分为两大类，一是固定点的图像监控传输

系统，二是移动视频图像传输系统[1]。由于无线频率资源的日渐珍贵，为图像数据无线

传输技术的应用提供了广阔的市场前景[2]，因而受到了世界各国工业界与研究机构的广

泛关注。近来图像数据无线传输技术主要应用于有线闭路监控不便实现的场合[3]，比如

港口码头的监控系统、河流水利的视频和数据监控、森林防火监控系统、城市安全监

控，公安指挥车、交通事故勘探车、消防武警现场指挥车和海关、油田、矿山、水利、

电力、金融、海事，以及其它的紧急、应急指挥系统[4]。相关有代表性的图像无线传输

技术有2.4 GHz ISM频段的多种图像传输技术，3.5 GHz频段的无线接入系统，5.8 GHz

WLAN，26 GHz频段的宽带固定无线接入系统，CDMA、GPRS公众移动网络传输图

像，WiMAX，无线网格（MESH）技术等[5]，对于固定无线图像传输，我们可以采用

成本较低的WLAN技术产品[6];对移动视频图像传输可以采用公众移动网络或专用无线

图像传输技术,这些技术迅速占领市场，受到普遍欢迎[7]。

本课题是基于短距离无线通信技术的发展和嵌入式技术的应用，开发一套可以实