ARM的無線視頻傳輸系統(tǒng)原理圖.pdf

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1、基于ARM的無線視頻傳輸系統(tǒng)原理圖本文設(shè)計(jì)了一套基于ARM的低幀速無線視頻傳輸系統(tǒng)，將個(gè)人計(jì)算機(jī)屏幕上的圖像通過無線的方式傳輸?shù)酵队皟x上。系統(tǒng)中視頻發(fā)送端采用普通個(gè)人計(jì)算機(jī)，視頻接收端是基于ARM11的嵌入式系統(tǒng)。所傳輸圖像使用JPEG標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮，傳輸數(shù)據(jù)鏈路為Wi-Fi.該系統(tǒng)主要用于教學(xué)、會(huì)議等場(chǎng)合。本系統(tǒng)可以減少演示場(chǎng)合的線纜，并省去頻繁插拔的麻煩。個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)備及其外設(shè)的無線化一直是行業(yè)趨勢(shì)，隨著科技進(jìn)步，無線鼠標(biāo)、無線鍵盤、無線路由等無線設(shè)備紛紛問世。但是目前幾乎所有在使用的投影儀都使用線纜和計(jì)算機(jī)連

2、接，在商務(wù)、科研的會(huì)議或展示場(chǎng)合，這往往會(huì)帶來不便。視頻傳輸數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)要求高，而完成無線視頻傳輸，無線鏈路的數(shù)據(jù)吞吐量必須大于視頻數(shù)據(jù)流量。近年來Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)，傳輸速度越來越高；另一方面，嵌入式處理器的處理能力越來越強(qiáng)，并且芯片廠商會(huì)在某些嵌入式處理器中集成DSP核心，使得嵌入式系統(tǒng)的視頻解碼能力有了一個(gè)大幅提高，完全能夠完成高解析度的視頻解碼，這使得傳送經(jīng)過壓縮的視頻數(shù)據(jù)成為可能，從而間接地降低了視頻數(shù)據(jù)流所占帶寬的大小。這一切，使得無線視頻傳輸成為可能。1系統(tǒng)硬件構(gòu)成1.1系統(tǒng)整體框架該系統(tǒng)由視

3、頻發(fā)送端和視頻接收端組成，它們之間以Wi-Fi作為通信鏈路。如圖1所示，視頻發(fā)送端是需要進(jìn)行幻燈片播放的普通計(jì)算機(jī)，視頻接收端是采用ARM11處理器的嵌入式系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)接收、解碼視頻信號(hào)，并通過VGA接口將視頻信號(hào)傳送至大屏幕顯示設(shè)備上（如投影儀，大屏幕平板電視等）。圖1系統(tǒng)示意圖1.2視頻接收端硬件構(gòu)成圖像接收端采用以三星公司S3C6410芯片為主控的嵌入式系統(tǒng)。S3C6410芯片采用65nm制程，最高主頻可達(dá)667MHz.其內(nèi)部采用了ARM11核心作為主控部分，并集成了存儲(chǔ)器控制器、USB控制器、LCD控制器

4、等多種外部設(shè)備控制、接口；與此同時(shí)，S3C6410還集成了多媒體加速內(nèi)核（MultimediaAcceleraTION）。S3C6410芯片如圖2所示。圖2S3C6410芯片框圖該芯片中集成的多媒體處理核心包括了JPEG編譯碼器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)JPEG格式圖片的硬件解碼，從而大大提高了系統(tǒng)對(duì)JPEG圖片的處理能力。它最大支持編解碼65535x65535分辨率的JPEG圖片。接收系統(tǒng)框圖如圖3所示。圖3接收端系統(tǒng)框圖視頻接收端配備了Marvell8636為主控的Wi-Fi模塊，其支持802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)，通過SDIO

5、接口與系統(tǒng)相連。視頻數(shù)據(jù)經(jīng)解壓后輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊上，最終轉(zhuǎn)換為VGA信號(hào)送至投影儀。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)軟件框絮視頻發(fā)送端軟件的主要功能：采集當(dāng)前屏幕顯示圖像，壓縮圖像，傳送經(jīng)壓縮的圖像。除此以外發(fā)送端軟件還需要完成與接收端連接的建立、斷開功能。與之對(duì)應(yīng)的，接收端軟件的主要功能是：接收經(jīng)過壓縮的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像解碼，顯示圖像。發(fā)送端和接收端之間通過Wi-Fi鏈路傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件構(gòu)架框圖如圖4所示。圖4系統(tǒng)軟件構(gòu)架框圖在會(huì)議場(chǎng)合，典型的演示方式是播放幻燈片，在這種應(yīng)用場(chǎng)合下，圖像在大部分時(shí)間下都是準(zhǔn)靜態(tài)的，

6、所以在這種情況下視頻的刷新速度可以保持在一個(gè)較低的數(shù)值上，這里我們?cè)O(shè)定為8幀每秒。此時(shí)，若計(jì)算機(jī)的屏幕分辨率是1280×800,色深是24bit,則視頻流的速率是197Mb/s.而目前普遍采用的802.11gWi-Fi標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)稱速度只有54Mbps,并不能滿足以上所需的數(shù)據(jù)帶寬。所以需要對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)行壓縮。在1280x800的分辨率下，壓縮率需要在5:1以上，可以考慮選用JPEG標(biāo)準(zhǔn)。JPEG壓縮品質(zhì)比較如圖5所示。圖5JPEG壓縮品質(zhì)比較JPEG是很靈活的編碼標(biāo)準(zhǔn)，其Q值可以在100以內(nèi)任意取值。但如果圖片質(zhì)量過

7、高，不但增加了圖像編碼時(shí)CPU的負(fù)擔(dān)，而且增加了數(shù)據(jù)傳輸量；而圖片質(zhì)量過低又會(huì)影響演示質(zhì)量。需要在圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)流量之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。圖5是圖片在不同的JPEG編碼質(zhì)量下的效果比較，當(dāng)Q取50時(shí)，進(jìn)過壓縮的圖片在肉眼觀察下任然擁有較高的畫質(zhì)。而此時(shí)，壓縮率是15:1,大于前面分析中提出的5:1壓縮率要求，在這種情況下數(shù)據(jù)速率為13Mb/s,能夠在802.11g提供的帶寬下進(jìn)行傳輸?？梢?，Q=50時(shí)，圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)流量之間可以取得一個(gè)較好的平衡。2.2視頻發(fā)送端軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的發(fā)送端軟件基于windows設(shè)計(jì)。其

8、實(shí)現(xiàn)的主要功能可以概括為：采集當(dāng)前屏幕顯示圖像，壓縮圖像，傳送經(jīng)壓縮的圖像。發(fā)送端軟件流程圖如圖6所示。圖6發(fā)送端軟件流程圖在windows環(huán)境下捕捉當(dāng)前屏幕的方法有：GDI,DirectX,以及WindowsmediaAPI.其中采用GDI時(shí)效率不高，不適合應(yīng)用在該系統(tǒng)中，這里選用DirectX.在DirectX中提供了g_pd3dDevice對(duì)象，這是一個(gè)IDixee