基于nRF24L01的无线图像传感器节点设计实现

图4 中断程序流程图

2、无线图像传感器节点性能分析与应用
对图像传感器节点的性能分析主要集中在两点：节点的能耗和图像传输的实时性。本文设计的图像传感器节点有五种工作模式：图像获取模式、操作SRAM模式、无线传输模式、MCU正常工作模式、Shutdown模式。表1给出了本节点在各种工作模式下的功耗情况。在正常情况下，节点在采集图像并传输完成后会很快进入Shutdown模式，等待下一次采集图像，以降低能耗。
节点能耗主要由其工作的状态以及各状态持续的时间来决定。对于图像传感器来说，它的工作持续时间由所采集图像大小以及图像传感器的曝光时间决定，而曝光时间是与拍照时的环境光照有关的。对于SRAM来说，它的工作持续时间与要存储或读取的数据量有关。对于nRF24L01来说，工作持续时间不仅与要传输的数据量有关，还与每个数据包的数据有效利用率有关。本文所做实验中，节点用3V电池供电，设置OV7670寄存器，使输出图像大小为 ，输出像素时钟为10MHz的1/12。无线传输中nRF24L01选用的数据包长为32byte，其中有24byte为有效图像数据，其余8byte作为传输协议等的头信息数据， 传输大小为 的图像数据需1044个数据包，得到了表2中所示图像采集传输能耗及耗时。
表1 图像传感器节点工作模式功耗表, “S”表示处于Shutdown状态，“√”表示处于工作状态

由表2可知，由于图像分辨率较高，本节点图像传输消耗能量相对其他部分较大，而且费时。因此，对于具体应用，应选择适当的图像分辨率，以最大程度的降低节点能耗。表3是本节点与相关节点性能比较的结果。由表3可知，本节点在传输速度和能耗方面较Telos、Mica2、MicaZ和Cyclops节点有明显优势。
表2 采集传输图像所需能耗与时间

3、结论
本文设计的图像传感器节点，能耗低、传输速度快，可进行图像采集和快速无线传输。我们详细论述了它的硬件架构和软件设计，给出了它的功耗测试结果以及图像采集传输时间性能，并将它的各项性能参数与Telos、Mica2、MicaZ和Cyclops节点进行了比较。实验表明，本节点性能良好，无线传输功耗低、传输速度快、实用性较强，在环境监测，目标识别等场合有很好的应用潜力。