【正文】 發(fā)射端核心部分采用STM32F407VGT6處理器，STM32F407VGT6屬于先進(jìn)的CortexM4F內(nèi)核，F(xiàn)PU浮點(diǎn)運(yùn)算能力，增強(qiáng)的DSP處理指令；更多的存儲(chǔ)空間，高達(dá)1M字節(jié)的片上閃存高達(dá)196K字節(jié)的內(nèi)嵌SRAM；靈活的外部存儲(chǔ)器接口；極致的運(yùn)行速度。該處理器是由ARM專門開發(fā)的最新嵌入式處理器，用以滿足需要有效且易于使用的控制和信號(hào)處理功能混合的數(shù)字信號(hào)控制市場(chǎng)。高效的信號(hào)處理功能與CortexM處理器系列的低功耗、低成本和易于使用的優(yōu)點(diǎn)的組合，旨在滿足專門面向電動(dòng)機(jī)控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的新興類別的靈活解決方案。片上資源有LCD并行接口，8080/6800模式；時(shí)鐘， V供電和I / O的POR，PDR，PVD和BOR4至26 MHz晶體振蕩器內(nèi)部16 MHz工廠調(diào)整的RC（精度為1％）32 kHz振蕩器作為RTC與校準(zhǔn)內(nèi)部32 kHz RC與校準(zhǔn)睡眠，停機(jī)和待機(jī)模式VBAT供應(yīng)RTC，2032位的備份寄存器+可選的4 KB備份SRAM；3個(gè)12位，：多達(dá)24通道， MSPS；2個(gè)12位D / A轉(zhuǎn)換器；通用DMA：具有FIFO和突發(fā)支持的16路DMA控制器；多達(dá)17個(gè)定時(shí)器：12個(gè)16位定時(shí)器，和2個(gè)頻率高達(dá)168MHz的32位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器都帶有4個(gè)輸入捕獲/輸出比較/PWM，或脈沖計(jì)數(shù)器與正交(增量)編碼器輸入；高級(jí)連接功能USB ， highspeed/fullspeed設(shè)備/主機(jī)/ OTG控制器的專用DMA，片上全速PHY和ULPI10/100以太網(wǎng)MAC專用DMA：支持IEEE 1588v2的硬件，MII/RMII；14位parallel照相機(jī)接口：速度高達(dá)54MB/S。通用DMA：具有F?6?7?6?7IFO和突發(fā)支持的16路DMA控制器2個(gè)12位D / ，8080/6800模式該處理器是由ARM專門開發(fā)的最新嵌入式處理器，用以滿足需要有效且易于使用的控制和信號(hào)處理功能混合的數(shù)字信號(hào)控制市場(chǎng)。高效的信號(hào)處理功能與 CortexM 處理器系列的低功耗、低成本和易于使用的優(yōu)點(diǎn)的組合，旨在滿足專門面向電動(dòng)機(jī)控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的新興類別的靈活解決方案。該處理器是由ARM專門開發(fā)的最新嵌入式處理器，用以滿足需要有效且易于使用的控制和信號(hào)處理功能混合的數(shù)字信號(hào)控制市場(chǎng)。高效的信號(hào)處理功能與 CortexM 處理器系列的低功耗、低成本和易于使用的優(yōu)點(diǎn)的組合，旨在滿足專門面向電動(dòng)機(jī)控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的新興類別的靈活解決方案。該處理器是由ARM專門開發(fā)的最新嵌入式處理器，用以滿足需要有效且易于使用的控制和信號(hào)處理功能混合的數(shù)字信號(hào)控制市場(chǎng)。高效的信號(hào)處理功能與 CortexM 處理器系列的低功耗、低成本和易于使用的優(yōu)點(diǎn)的組合，旨在滿足專門面向電動(dòng)機(jī)控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的新興類別的靈活解決方案。 接收端核心部分 接收端核心部分使用STM32F103ZET6處理器，STM32F103ZET6處理器增強(qiáng)型系列使用高性能的ARM CortexM3 32位的RISC內(nèi)核，ARM的CortexM3處理器是最新一代的嵌入式ARM處理器， DMIPS/MHz的處理能力，它為實(shí)現(xiàn)MCU的需要提供了低成本的平臺(tái)、縮減的管腳數(shù)目、降低的系統(tǒng)功耗，同時(shí)提供卓越的計(jì)算性能和先進(jìn)的中斷系統(tǒng)響應(yīng)。 ARM的CortexM3是32位的RISC處理器，提供額外的代碼效率，在通常8和16位系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間上發(fā)揮了ARM內(nèi)核的高性能。 片上資源有LQFP144腳LQFP144腳，512K 片內(nèi)FLASH（相當(dāng)于硬盤）,64K片內(nèi)RAM（相當(dāng)于內(nèi)存）,片內(nèi)FLASH 支持在線編程(IAP)；片內(nèi)雙RC晶振,提供8M和32K的頻率；3路共16通道的12位AD輸入,2路共2通道的12位DA輸出；支持片外獨(dú)立電壓基準(zhǔn)；8個(gè)定時(shí)器；3個(gè)SPI接口；2個(gè)IIC接口；2個(gè)IIS接口；5個(gè)USART通信接口；1個(gè)SDIO接口；1個(gè)USB微控制器；1個(gè)CAN微控制器。所有的I/O口都可作為外部中斷觸發(fā)端。 這些豐富的外設(shè)配置，使得STM32F103xx增強(qiáng)型微控制器適合于多種應(yīng)用場(chǎng)合：電機(jī)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用控制；醫(yī)療和手持設(shè)備；PC外設(shè)和GPS平臺(tái)；工業(yè)應(yīng)用，可編程控制器、變頻器、打印機(jī)和掃描儀；警報(bào)系統(tǒng)，視頻對(duì)講，和暖氣通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng) 無線模塊圖22 NRF24L01+無線模塊原理圖 發(fā)送端和接收端的無線模塊硬件原理均一致。NRF24L01+~ 頻段的單片無線收發(fā)器，采用FSK調(diào)制，內(nèi)部集成NORDIC自己的Enhanced Short Burst協(xié)議。可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或是1對(duì)6的無線通信。無線通信速度可以達(dá)到2M（bps）。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。幾乎可以連接到各種單片機(jī)芯片，并完成無線數(shù)據(jù)傳送工作。 從驅(qū)動(dòng)控制的角度來看，只需關(guān)注NRF24L01+對(duì)處理器鏈接的六個(gè)控制信號(hào)，分別為CE、CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ。 CE： 芯片的模式控制線。在 CSN為低的情況下，CE協(xié)同NRF24L01的CONFIG 寄存器共同決定NRF24L01的狀態(tài)。 CSN： 芯片的片選線，CSN 為低電平芯片工作。SCK： 芯片控制的時(shí)鐘線（SPI 時(shí)鐘）MISO：芯片控制數(shù)據(jù)線（Master input slave output）MOSI：芯片控制數(shù)據(jù)線（Master output slave input）IRQ： 中斷信號(hào)。無線通信過程中MCU 主要是通過IRQ 與NRF24L01 進(jìn)行通信。 發(fā)送端圖像采集部分圖23 OV7670攝像頭 圖27是OV7670攝像頭與處理器的連接圖。OV7670圖像傳感器，體積小、工作電壓低，提供單片VGA攝像頭和影像處理器的所有功能。通過SCCB 總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影響數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品VGA圖像最高達(dá)到30幀/秒。OV7670/7171共有656x488即320128個(gè)像素，其中640x480個(gè)有效（即307200）。 SDA: SCCB數(shù)據(jù)口； SCL: SCCB始終輸出口； RESET: 初始化所有寄存器到默認(rèn)值 0：RESET 模式 1：一般模式； VSYNC: 幀同步； PWDN: POWER DOWN模式選擇 0：工作 1：POWER DOWN； HSYNC: 行同步； MCLCK: 系統(tǒng)時(shí)鐘輸入； PCLK: 像素時(shí)鐘； D0~D7：數(shù)據(jù)位0~7；使用攝像頭，尤其是采用CMOS芯片的產(chǎn)品時(shí)就更應(yīng)該注重技巧：A. 不要在逆光環(huán)境下使用（這點(diǎn)CCD同），尤其不要直接指向太陽，否則“放大鏡燒螞蟻”的慘劇就會(huì)發(fā)生在您的攝像頭上。B. 環(huán)境光線不要太弱，否則直接影響成像質(zhì)量?？朔@種困難有兩種辦法，一是加強(qiáng)周圍亮度，二是選擇要求最小照明度小的產(chǎn)品，現(xiàn)在有些攝像頭已經(jīng)可以達(dá)到5lux。C. 要注意的是合理使用鏡頭變焦，不要小瞧這點(diǎn)，通過正確的調(diào)整，攝像頭也同樣可以擁有拍攝芯片的功能。受市場(chǎng)情況及市場(chǎng)發(fā)展等情況的限制，攝像頭采用CCD圖像傳感器的廠商為數(shù)不多，主要原因是采用CCD圖像傳感器成本高的影響。在MOBILE PHONE上使用的CAMREA還是以CMOS為主，不僅是價(jià)格而且體積也是影響在MOBILE PHONE上使用CCD CAMERA的另一原因。SCCB總線:SCCB是歐姆尼圖像技術(shù)公司（OmniVision）開發(fā)的一種總線，并廣泛的應(yīng)用于OV系列圖像傳感器上。SCCB是一種3線的總線，它由SCCB_E、SIO_C、SIO_D組成。在為了減少引腳的芯片上縮減為2根線，SIO_C和SIO_D。2線的SCCB總線只能是一個(gè)主器件對(duì)一個(gè)從器件控制，但3線SCCB接口可以對(duì)多個(gè)從器件控制。2線的SCCB總線需要主機(jī)具備如下條件中的一個(gè)或多個(gè)：一、主機(jī)必須能夠使SIO_D處于第三態(tài)，即高阻態(tài)。二、主機(jī)必須能夠驅(qū)動(dòng)SIO_D比正常識(shí)別電壓更高或更低。圖24 SCCB時(shí)序圖SIO_E：輸出（主機(jī)發(fā)出，單向），低電平有效，總線空閑時(shí)主機(jī)驅(qū)動(dòng)此引腳為1，驅(qū)動(dòng)為0時(shí)表示開始傳輸或者掛起模式（在表面沒有該引腳的芯片中，該引腳默認(rèn)為可用的，并且保持高電平）。它標(biāo)志這數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始和結(jié)束，高電平向低電平轉(zhuǎn)變表示開始傳輸，低電平向高電平轉(zhuǎn)變表示結(jié)束傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，SIO_E必須保持為0。SIO_C：輸出（主機(jī)發(fā)出，單向），總線空閑時(shí)主機(jī)驅(qū)動(dòng)此引腳為1；當(dāng)驅(qū)動(dòng)SIO_E為0時(shí)，主機(jī)驅(qū)動(dòng)此引腳為0或1；當(dāng)掛起時(shí)主機(jī)驅(qū)動(dòng)SIO_C為0； 它表明每一個(gè)傳輸位；SIO_C為1時(shí)表示一個(gè)傳輸位；SIO_D只能在SIO_C為0時(shí)發(fā)生變化。 SIO_D：I/O口，雙向傳輸線，既可以由主機(jī)驅(qū)動(dòng)也可以由從機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)總線空閑時(shí)保持浮動(dòng)，狀態(tài)不固定（0、1或三態(tài)高阻）。當(dāng)系統(tǒng)掛起時(shí)驅(qū)動(dòng)該引腳為0。為了不讓該引腳產(chǎn)生未知的狀態(tài)，主機(jī)和從機(jī)有職責(zé)保持該引腳的電平。SIO_C為1表示傳輸一位數(shù)據(jù)，SIO_D只能在SIO_C為0時(shí)發(fā)生變化。然而，在開始傳輸和結(jié)束傳輸時(shí)卻可以存在例外。當(dāng)SIO_E有效且SIO_C變?yōu)?之前，SIO_D可以被驅(qū)動(dòng)為0。在SIO_E失效前，SIO_C轉(zhuǎn)為1時(shí)，SIO_D也能被驅(qū)動(dòng)為0。攝像頭工作時(shí)序：圖25 攝像頭工作時(shí)序圖當(dāng)圖像當(dāng)中一行的數(shù)據(jù)來臨之際，行中斷引腳HREF=0，tPHL過后HREF=1，表示像素?cái)?shù)據(jù)開始輸出，在像素時(shí)鐘引腳PLCK=0時(shí)改變輸出數(shù)據(jù)，PLCK=1是通知處理器數(shù)據(jù)輸出穩(wěn)定，以此反復(fù)輸出一行數(shù)據(jù)。 LCD顯示部分圖26 發(fā)送端TFT屏電路原理圖圖27 接受端TFT屏電路原理圖 發(fā)送端和接收端的顯示屏均使用ILI9325芯片驅(qū)動(dòng)的顯示屏。在ARM cortexM系列處理器內(nèi)部，是通過FSMC（靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器）來控制ILI9325，ARM cortexM系列處理器把TFT模塊當(dāng)做一塊NOR FLASH來操作。使用FSMC控制器后，可以把FSMC提供的FSMC_A[25:0]作為地址線，而把FSMC提供的FSMC_D[15:0]作為數(shù)據(jù)總線。當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)為16位時(shí)，地址各位對(duì)應(yīng)FSMC_A[24:0]，數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)FSMC_D[15:0]。FSMC 包括4個(gè)模塊：(1)AHB接口（包括FSMC配置寄存器）(2)NOR閃存和PSRAM控制器（驅(qū)動(dòng)LCD的時(shí)候LCD就好像一個(gè)PSRAM的里面只有2個(gè)16位的存儲(chǔ)空間，一個(gè)是DATA RAM 一個(gè)是CMD RAM）(3)NAND閃存和PC卡控制器(4)外部設(shè)備接口注：FSMC可以請(qǐng)求AHB進(jìn)行數(shù)據(jù)寬度的操作。如果AHB操作的數(shù)據(jù)寬度大于外部設(shè)備（NOR或NAND或LCD）的寬度，此時(shí)FSMC將AHB操作分割成幾個(gè)連續(xù)的較小的數(shù)據(jù)寬度，以適應(yīng)外部設(shè)備的數(shù)據(jù)寬度。FSMC對(duì)外部設(shè)備的地址映像從0x6000 0000開始，到0x9FFF FFFF結(jié)束，共分4個(gè)地址塊，每個(gè)地址塊256M字節(jié)?？梢钥闯觯總€(gè)地址塊又分為4個(gè)分地址塊，大小64M。對(duì)NOR的地址映像來說，我們可以通過選擇HADDR[27:26]來確定當(dāng)前使用的是哪個(gè)64M的分地址塊，如下頁表格。而這四個(gè)分存儲(chǔ)塊的片選，則使用NE[4:1]來選擇。數(shù)據(jù)線/地址線/控制線是共享的。FSMC提供了所有的LCD控制器的信號(hào)：FSMC_D[16:0]： 16bit的數(shù)據(jù)總線；FSMC NEx： 分配給NOR的256M，再分為4個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)用來分配一個(gè)外設(shè)，這四個(gè)外設(shè)的片選分為是NE1NE4，對(duì)應(yīng)的引腳為：PD7—NE1，PG9—NE2，PG10NE3，PG12—NE4；FSMC NOE： 輸出使能，連接L