一種嵌入式可視倒車裝置的設計

　　目前，我國普遍采用的倒車裝置是超聲波倒車雷達，這種裝置雖能準確測量車尾與車后障礙物的距離，但由于存在視覺盲區(qū)，司機無法判斷障礙物的確切位置，更不能感知地坑或低矮障礙物。國內外研究趨勢是在倒車雷達的基礎上采用數字圖像處理技術，利用強大的嵌入式處理器，開發(fā)用于檢測車后物距和監(jiān)視車后圖像的優(yōu)點相結合的車載可視倒車裝置。這類新型裝置的價格較高，目前僅在中高檔轎車上使用。為此，提出了基于IntelPXA270硬件平臺及嵌入式WindowsCE操作系統(tǒng)的車載可視倒車裝置。

　　1　系統(tǒng)結構

　　本文提出的可視倒車裝置硬件電路框圖如圖1所示，主要由Intel嵌入式處理器PXA270、視頻采集、超聲波測距等電路組成。兩對超聲波換能器、信號調理電路和微控制器完成對障礙物的距離測定，并通過LIN總線發(fā)送至車內主系統(tǒng);攝像頭采集到的視頻復合信號通過同軸電纜送至視頻解碼芯片進行A/D轉換，并產生YUV422格式的視頻信號輸入PXA270的快速捕捉攝像頭接口;主系統(tǒng)處理器利用字符疊加技術，在TFTLCD屏上將含有障礙物距離等參數的圖像信號播放出來。

　　1.1　嵌入式處理器PXA270

　　本系統(tǒng)所采用的嵌入式處理器PXA270其最高主頻達624MHz,加入了WirelessMMXTM技術，從而提升了多媒體處理能力，同時還加入了IntelSpeedStep動態(tài)電源管理技術，在保證CPU性能的情況下，最大限度地降低移動設備功耗;并擁有豐富的外部接口：如AC’97控制器、LCD控制器、CIF接口、SD卡接口等。

　　1.2　視頻采集電路

　　車內主處理器PXA270的CIF接口只能處理數字信號，因此必須先將攝像頭采集到的模擬信號進行轉換。本系統(tǒng)的視頻輸入解碼模塊使用TI 公司的視頻解碼芯片TVP5150及外圍電路構建，其主要功能是將每一路CCD攝像頭采集的標準PAL制電視模擬信號發(fā)送至視頻解碼器，完成視頻圖像的箝位及抗混疊濾波等預處理、模擬視頻信號到數字YUV4:2:2的轉換及亮度/色度、水平/垂直同步等信號的分離。解碼芯片和PXA270通過CIF接口連接，PXA270通過I2C總線訪問TVP5150的內部寄存器，協(xié)調處理器與解碼器之間的工作交流。

　　1.3　超聲波測距電路

　　測距電路主要由超聲波發(fā)射電路和接收電路組成，原理框圖如圖2所示。該模塊單片機選用Freescale公司的MC68HC908QL4,該芯片可靠性高、抗干擾能力強，內含4kB閃速存儲器，四通道10位A/D轉換器，并集成了LIN控制器。超聲波探測車物之間的距離，并將數據經LIN總線傳送至車內主處理器。由于超聲波測距只在汽車倒車時為駕駛員提供車后信息，而倒車時車速較慢，與聲速相比可認為是靜止的，因此采用脈沖測距法，只測量超聲波在測量點與目標間的往返時間計算距離較簡單。

　　(1)超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路如圖3所示。當汽車駕駛員手柄轉到倒車檔時，測距電路開始工作，微控制器發(fā)出40kHz方波信號，經驅動電路放大后，通過探頭發(fā)射出去，此時計數器開始計數。

　　(2)超聲波接收電路超聲波接收電路如圖4所示。采用專用前置放大器CX20106,由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器、整型電路組成。其中，前置放大器具有自動增益控制功能。超聲波信號在空氣中傳播遇到障礙物后發(fā)生反射，回波經接收探頭接收并轉換成電信號，經條理電纜，輸入到微控制器的外部中斷口，使計數器停止計數，從而計算出障礙物的距離。