基于SOPC 技术的车辆电子后视镜系统设计.doc

基于SOPC技术的车辆电子后视镜系统设计[日期:2009-10-22][来源:本站原创作者:未知][字体：大中小](投递新闻)随着电子技术的发展许多智能化技术被广泛应用到车辆上车辆后视镜系统作为重要的安全辅助装置也经历了几代的技术发展[1]。目前车辆后视镜系统出现了两种新技术：后视摄像和倒车雷达。前者图像直观、真实但无法给出精确的距离；后者能精确地测量距离但对于车后方的水坑、凸出的钢筋等无法做出反映因此存在安全上的死角[2][3]。车辆上的雷达测距有以下几种：激光测距、微波测距和超声波测距。前两者测量距离远、测量精度高但成本很高；后者成本低但测距范围通常小在倒车速度稍快时安全性不佳。本文提出了一种基于SOPC技术的车辆电子后视镜系统该系统可以实时显示车辆后方的图像并利用双频超声波实现了10m以上的大范围测距同时该系统具有语音播报测量结果及报警等功能。1系统特点本系统与其它电子倒车系统相比有以下特点：（1）采用40kHz和25kHz两种频率的超声波测距既扩大了测量范围又能兼顾小范围测距时的测量精度。（2）采用3.5吋彩色液晶屏在实时、直观地显示车辆后方图像的同时又可显示障碍物的距离及车辆相对于障碍物的速度等。（3）语音播报测距结果及报警。利用语音芯片ISD4002实现测距结果的语音播报同时根据测量结果及车辆相对于障碍物的速度自动评估危险等级并用急促程度不同的提示音示警。（4）采用SOPC实现系统设计具有很好的灵活性。2硬件电路设计2.1系统硬件结构车辆电子后视镜系统的电路框图如图1所示。整个系统可划分为图像采集及转换、图像及信息显示、超声波测距、语音播报及警告、温度测量等部分。CMOS图像传感器OV6620将采集到的图像数据送到FPGA中处理后得到RGB888格式的数据经LCD控制电路送往LCD屏上显示。超声波测距电路共有左右两个通道利用频率为40kHz和25kHz两种超声波脉冲测量障碍物的距离及车辆的相对速度随后进行危险评估再将相关的信息显示在LCD屏上并播报距离测量结果然后控制报警电路发出急促程度不同的警示音。图1系统硬件结构框图1.2.2主要功能模块的设计2.2.2.1图像采集及转换电路图像采集及转换电路的框图如图2所示。图像传感器OV6620输出的YCrCb4:2:2格式的数据经解交织电路转换为YCrCb4:4:4格式数据送给色彩空间转换电路完成数据格式转换然后存入缓冲RAM中。下面重点介绍色彩空间转换电路。图像传感器ov6620输出的是YCrCb4:2:2格式的数据而设计中所使用的lcd屏要求输入RGB888格式的数据因此需要色彩空间转换电路完成这种转换。转换公式如式（1）所示。转换结果中的RGB都是8位无符号数取值范围为0～255因此运算结果为负数的取0；运算结果超过255的取255。这样会引入误差但对图像的显示影响并不大。利用VerilogHDL完成该电路的设计YCrCb取值分别为197、92、232时GRB输出（有延时）分别为186、146、255与根据（1）式计算的结果一致。2.2.2超声波发射及接收部分超声波测距中如果使用较高频率的超声波则会因空气吸收较大而较快衰减因此测量距离较短。比如采用40kHz的超声波测距范围一般不超过5m。由于空气对超声波的吸收与超声波频率的平方成正比因此降低超声波的频率能增大测距范围。但是如果频率太低测距的绝对误差较大[4]。为了兼顾测距范围和精度设计中采用40kHz和25kHz两种超声波测距。测量原理是：先输出10个40kHz的超声波脉冲再输出8个25kHz的超声波脉冲由于高频超声波先发出对于同一目标其回波先到达CPU因此对于近距离的目标首先用高频超声波探测测量绝对误差较小；对于远处的目标由于高频超声波被空气吸收而大幅衰减所以回波只有低频超声波此时测量绝对误差稍大但因测距范围大因此仍可接受。接收到的超声波信号经放大、比较等处理后送给NiosII的PIO口使PIO口产生中断通过执行中断服务程序获取超声波传播时间再根据测得的环境温度计算出障碍物的距离由连续两次测量情况计算出相对速度。这里仅给出25kHz超声波发射和接收电路如图3所示.2.2.3LCD显示控制电路本设计中采用三星公司3.5吋分辨率为320×240的TFT液晶屏（型号LTV350QV-F04）设计中将显示屏分为两部分：上部16行用于显示测得的距离、速度、当前状态等信息下部224行显示车辆后方的图像。为了提高显示刷新速度、降低CPU占用率LCD显示控制由硬件电路实现电路框图如图4所示。控制器利用OV6620输出的行同步信号、场同步信号、像素时钟等信号