一种嵌入式可视倒车装置的设计

 

 

　　目前，我国普遍采用的倒车装置是超声波倒车雷达，这种装置虽能准确测量车尾与车后障碍物的距离，但由于存在视觉盲区，司机无法判断障碍物的确切位置，更不能感知地坑或低矮障碍物。国内外研究趋势是在倒车雷达的基础上采用数字图像处理技术，利用强大的嵌入式处理器，开发用于检测车后物距和监视车后图像的优点相结合的车载可视倒车装置。这类新型装置的价格较高，目前仅在中高档轿车上使用。为此，提出了基于IntelPXA270硬件平台及嵌入式WindowsCE操作系统的车载可视倒车装置。

　　1　系统结构

　　本文提出的可视倒车装置硬件电路框图如图1所示，主要由Intel嵌入式处理器PXA270、视频采集、超声波测距等电路组成。两对超声波换能器、信号调理电路和微控制器完成对障碍物的距离测定，并通过LIN总线发送至车内主系统;摄像头采集到的视频复合信号通过同轴电缆送至视频解码芯片进行A/D转换，并产生YUV422格式的视频信号输入PXA270的快速捕捉摄像头接口;主系统处理器利用字符叠加技术，在TFTLCD屏上将含有障碍物距离等参数的图像信号播放出来。

　　

 

　　1.1　嵌入式处理器PXA270

　　本系统所采用的嵌入式处理器PXA270其最高主频达624MHz,加入了WirelessMMXTM技术，从而提升了多媒体处理能力，同时还加入了IntelSpeedStep动态电源管理技术，在保证CPU性能的情况下，最大限度地降低移动设备功耗;并拥有丰富的外部接口：如AC’97控制器、LCD控制器、CIF接口、SD卡接口等。

　　1.2　视频采集电路

　　车内主处理器PXA270的CIF接口只能处理数字信号，因此必须先将摄像头采集到的模拟信号进行转换。本系统的视频输入解码模块使用TI公司的视频解码芯片TVP5150及外围电路构建，其主要功能是将每一路CCD摄像头采集的标准PAL制电视模拟信号发送至视频解码器，完成视频图像的箝位及抗混叠滤波等预处理、模拟视频信号到数字YUV4:2:2的转换及亮度/色度、水平/垂直同步等信号的分离。解码芯片和PXA270通过CIF接口连接，PXA270通过I2C总线访问TVP5150的内部寄存器，协调处理器与解码器之间的工作交流。

　　1.3　超声波测距电路

　　测距电路主要由超声波发射电路和接收电路组成，原理框图如图2所示。该模块单片机选用Freescale公司的MC68HC908QL4,该芯片可靠性高、抗干扰能力强，内含4kB闪速存储器，四通道10位A/D转换器，并集成了LIN控制器。超声波探测车物之间的距离，并将数据经LIN总线传送至车内主处理器。由于超声波测距只在汽车倒车时为驾驶员提供车后信息，而倒车时车速较慢，与声速相比可认为是静止的，因此采用脉冲测距法，只测量超声波在测量点与目标间的往返时间计算距离较简单。

　　

 

　　(1)超声波发射电路超声波发射电路如图3所示。当汽车驾驶员手柄转到倒车档时，测距电路开始工作，微控制器发出40kHz方波信号，经驱动电路放大后，通过探头发射出去，此时计数器开始计数。

　　

 

　　(2)超声波接收电路超声波接收电路如图4所示。采用专用前置放大器CX20106,由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路组成。其中，前置放大器具有自动增益控制功能。超声波信号在空气中传播遇到障碍物后发生反射，回波经接收探头接收并转换成电信号，经条理电缆，输入到微控制器的外部中断口，使计数器停止计数，从而计算出障碍物的距离。