引言
目前，我國普遍采用的倒車裝置是超聲波倒車?yán)走_(dá)，這種裝置存在視覺盲區(qū)，司機(jī)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。由此本文提出基于IntelPXA270硬件平臺(tái)及嵌入式WindowsCE操作系統(tǒng)的車載可視倒車裝置。
國內(nèi)外研究趨勢(shì)是在倒車?yán)走_(dá)的基礎(chǔ)上采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，利用強(qiáng)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(diǎn)相結(jié)合的車載可視倒車裝置。這類新型裝置的價(jià)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(tái)及嵌入式WindowsCE操作系統(tǒng)的車載可視倒車裝置。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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(duì)超聲波換能器、信號(hào)調(diào)理電路和微控制器完成對(duì)障礙物的距離測定，并通過LIN總線發(fā)送至車內(nèi)主系統(tǒng)；攝像頭采集到的視頻復(fù)合信號(hào)通過同軸電纜送至視頻解碼芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并產(chǎn)生YUV422格式的視頻信號(hào)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(shù)，在TFTLCD屏上將含有障礙物距離等參數(shù)的圖像信號(hào)播放出來。
圖1 可視倒車硬件電路圖
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(dá)624MHz,加入了WirelessMMXTM技術(shù)，從而提升了多媒體處理能力，同時(shí)還加入了IntelSpeedStep動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，在保證CPU性能的情況下，最大限度地降低移動(dòng)設(shè)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(nèi)主處理器PXA270的CIF接口只能處理數(shù)字信號(hào)，因此必須先將攝像頭采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)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(gòu)建，其主要功能是將每一路CCD攝像頭采集的標(biāo)準(zhǔn)PAL制電視模擬信號(hào)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(yù)處理、模擬視頻信號(hào)到數(shù)字YUV4:2:2的轉(zhuǎn)換及亮度/色度、水平/垂直同步等信號(hào)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(nèi)部寄存器，協(xié)調(diào)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(jī)選用Freescale公司的MC68HC908QL4,該芯片可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，內(nèi)含4kB閃速存儲(chǔ)器，四通道10位A/D轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)經(jīng)LIN總線傳送至車內(nèi)主處理器。由于超聲波測距只在汽車倒車時(shí)為駕駛員提供車后信息，而倒車時(shí)車速較慢，與聲速相比可認(rèn)為是靜止的，因此采用脈沖測距法，只測量超聲波在測量點(diǎn)與目標(biāo)間的往返時(shí)間計(jì)算距離較簡單。
圖2 超聲波測距工作原理圖
（1）超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路如圖3所示。當(dāng)汽車駕駛員手柄轉(zhuǎn)到倒車檔時(shí)，測距電路開始工作，微控制器發(fā)出40kHz方波信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后，通過探頭發(fā)射出去，此時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。
圖3 超聲波發(fā)射電路圖
（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(dòng)增益控制功能。超聲波信號(hào)在空氣中傳播遇到障礙物后發(fā)生反射，回波經(jīng)接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)條理電纜，輸入到微控制器的外部中斷口，使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，從而計(jì)算出障礙物的距離。
