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基于DSP的像压缩无线传输系统设计

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4．2 DMA在JPEG算法中的应用

该系统采用JPEG压缩算法，该算法是将图像数据分成8x8的矩阵块、离散余弦变换、量化、Z(Zigzag)形扫描和Huffman编码，图像数据JPEG压缩时。需要分块处理DSP外围存储器中的图像数据。CPU对外围存储器的读写操作要慢于内部DRAM存储区。为提高图像压缩速度，在算法移植时，内部DARAM建立两个8x8的矩阵单元，DMA将外部存储器的图像数据以8x8的矩阵块为单元传输到到内部DARAM中的一个数组中，同时实现JPEG算法的分块操作。利用DMA与CPU并行工作的特性，在CPU操作一个块时，另一分块传输数据，两个数组交替进行，构成乒乓结构。图像压缩过程中需多次配置DMA，才能实现整个图像数据从外存到内存的传输和数据分块。数据块依次经离散余弦变换、量化、Z变换及哈夫曼编码，形成JPEG码流。图4为图像压缩的程序流程。

4．3 McBSP端口与无线模块的连接

无线通信模块nRF24L01通过SPI接口实现与DSP的数据通信，只需占用4根数据线且传播速度快。DSP的MeBSP的时钟停止模式与SPI协议兼容。当McBSF设置成时钟停止模式时，发送器和应答器内部同步，McBSP就作为一个SPI主／从设备使用。系统中DSP的McBSP作为SPI的主设备，主要的McBSP控制寄存器位设置如下：

RPHASE=XPHASE=0，∥单相帧
RFRLEN1=XFRLEN=0，／每帧一个数据单元
RWDLEN1=XWDLEN1=000b，／／数据单元字长8位
CLKRP=CLKXP=O，／／时钟下降沿接收数据。在上升沿处发送数据
FSRP=FSXP=0，／／帧同步信号高有效
RDATDLY=XDATDLY=01b，／／1位数据延迟

通过此种方式实现与nRF24L01串行通信。DMA的寄存器配置和图像数据传输的DMA配置可以参考图像压缩DMA的配置。

4．4 nRF24L01无线通信模块

数据发送端首先配置nRF24L01寄存器，包括设置工作模式、使能自动应答等功能。发送数据时，将发送的数据块按时序由SPI接口写入nRF24L01缓存区，然后设置发送控制引脚为高电平并至少保持10 μs，延时130μs后发射数据，发射的数据自动打包并按寄存器的设置加入1个字节或2个CRC校验码；若开启自动应答，nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号。如果收到应答信号，则认为发射成功；若在设定时间内没有接收到应答信号，则自动重新发射数据，直到重发次数超过设定阈值，以上操作都影响状态寄存器中的相应标志位。

图5(a)为数据无线发射的程序流程。在数据接收端接收数据，同样先配置相关寄存器，设置为接收模式，延时130μs后进入接收状态等待接收数据。当接收方检测到有效地址和CRC校验码时，自动去除数据包头和CRC校验码，存储数据至接收堆栈中，更改状态寄存器相应位，通知CPU读取数据。若开启自动应答，接收端进入发射状态发射应答信号。图5(b)为数据无线收发的程序流程。

4．5 与上位机的通信

接收端采用DSP与无线模块连接，通过DSP的USB接口与PC机连接。图像数据传输的开始与结束由JPEG协议的文件结束关键字OXFFD9标识，一幅图像传输的接收标志也是下一幅图像的开始标志。由于采集图像不同，生成压缩码流长度也不同，所以在发送端图像传输的最后一组数据空位用0X00填充；接收端读取图像结束标识后省去后续数据，并通过USB接口将数据传输至PC机。

5 系统测试结果及分析

该系统设计已成功测试，测试结果达到预期要求，并对其进一步改进优化。图6为系统采集的图像和压缩16倍后室内有阻隔传输30 m的结果