基于nRF24L01的無線圖像傳感器節點設計實現

圖4 中斷程序流程圖

2、無線圖像傳感器節點性能分析與應用
對圖像傳感器節點的性能分析主要集中在兩點：節點的能耗和圖像傳輸的實時性。本文設計的圖像傳感器節點有五種工作模式：圖像獲取模式、操作SRAM模式、無線傳輸模式、MCU正常工作模式、Shutdown模式。表1給出了本節點在各種工作模式下的功耗情況。在正常情況下，節點在采集圖像并傳輸完成后會很快進入Shutdown模式，等待下一次采集圖像，以降低能耗。
節點能耗主要由其工作的狀態以及各狀態持續的時間來決定。對于圖像傳感器來說，它的工作持續時間由所采集圖像大小以及圖像傳感器的曝光時間決定，而曝光時間是與拍照時的環境光照有關的。對于SRAM來說，它的工作持續時間與要存儲或讀取的數據量有關。對于nRF24L01來說，工作持續時間不僅與要傳輸的數據量有關，還與每個數據包的數據有效利用率有關。本文所做實驗中，節點用3V電池供電，設置OV7670寄存器，使輸出圖像大小為 ，輸出像素時鐘為10MHz的1/12。無線傳輸中nRF24L01選用的數據包長為32byte，其中有24byte為有效圖像數據，其余8byte作為傳輸協議等的頭信息數據， 傳輸大小為 的圖像數據需1044個數據包，得到了表2中所示圖像采集傳輸能耗及耗時。
表1 圖像傳感器節點工作模式功耗表, “S”表示處于Shutdown狀態，“√”表示處于工作狀態

由表2可知，由于圖像分辨率較高，本節點圖像傳輸消耗能量相對其他部分較大，而且費時。因此，對于具體應用，應選擇適當的圖像分辨率，以最大程度的降低節點能耗。表3是本節點與相關節點性能比較的結果。由表3可知，本節點在傳輸速度和能耗方面較Telos、Mica2、MicaZ和Cyclops節點有明顯優勢。
表2 采集傳輸圖像所需能耗與時間

3、結論
本文設計的圖像傳感器節點，能耗低、傳輸速度快，可進行圖像采集和快速無線傳輸。我們詳細論述了它的硬件架構和軟件設計，給出了它的功耗測試結果以及圖像采集傳輸時間性能，并將它的各項性能參數與Telos、Mica2、MicaZ和Cyclops節點進行了比較。實驗表明，本節點性能良好，無線傳輸功耗低、傳輸速度快、實用性較強，在環境監測，目標識別等場合有很好的應用潛力。