基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的可視化安全倒車系統(tǒng)

　　引言

　　電子信息與數(shù)字圖像處理技術(shù)目前已被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，車載系統(tǒng)的信息化已成為現(xiàn)代汽車業(yè)的重要標(biāo)志。現(xiàn)在的倒車雷達(dá)系統(tǒng)可以為駕駛者提供許多幫助，多數(shù)采用超聲波測(cè)距技術(shù)，可以直接顯示出車尾與障礙物之間的距離。但由于超聲波的散射特性，如果地面有尖銳的突起或存在橫在半空的棱角狀物體，系統(tǒng)就不能有效地“察覺(jué)”。假如能為現(xiàn)有的倒車系統(tǒng)增加一個(gè)可視功能，那么駕駛員在倒車時(shí)不必回頭就可清楚車后的情況。本文設(shè)計(jì)了一種可視化安全倒車系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核驅(qū)動(dòng) USB攝像頭實(shí)現(xiàn)車后狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)判斷超聲波測(cè)距是否達(dá)到閾值來(lái)啟動(dòng)語(yǔ)音報(bào)警功能。

　　1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　如圖1所示，系統(tǒng)由主控模塊、超聲波收發(fā)模塊、USB攝像頭圖像采集模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊與LCD顯示模塊等。主控模塊采用三星公司基于ARM9內(nèi)核的S3C2440微處理器，主頻最高可達(dá)533 MHz，處理速度快。采用軟件編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)其外圍電路的控制，并提供外圍電路所需的各種信號(hào)，簡(jiǎn)化了外圍電路的設(shè)計(jì)難度。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 主控模塊

　　以S3C2440為核心的的組成如圖2所示。

　　2.2 超聲波發(fā)射電路

　　超聲波發(fā)射電路原理圖如圖3所示。發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射換能器T1構(gòu)成，使用CPU內(nèi)部的PWM定時(shí)計(jì)數(shù)器輸出的40 kHz方波信號(hào)。

　　一路經(jīng)一級(jí)反相器(U1C與U1E并聯(lián)組成一級(jí))后送到超聲波換能器的一個(gè)電極(T1的1腳);另一路經(jīng)兩級(jí)反相器(U1D為第一級(jí)，U1B和 U1A組成第二級(jí))后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極( T1的2腳 )。用這種推換形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采兩個(gè)反相器并聯(lián)，以提高驅(qū)動(dòng)能力。上位電阻R1、R2一方面可以提高反相器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增強(qiáng)超聲波換能器的阻尼效果。

　　2.3 超聲波接收電路

　　超聲波接收電路原理圖如圖4所示。CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用，電路連接簡(jiǎn)單，且減少了生產(chǎn)調(diào)試的麻煩。當(dāng)CX20106A接收到40 kHz的信號(hào)時(shí)，會(huì)在第7腳產(chǎn)生一個(gè)低電平下降脈沖，這個(gè)信號(hào)可以接到ARM的外部中斷引腳作為中斷信號(hào)輸入。

　　2.4 USB攝像頭圖像采集模塊

　　采用中星微電子ZC0301芯片組的USB數(shù)字?jǐn)z像頭。與模擬攝像頭相比，其優(yōu)勢(shì)在于：CMOS圖像傳感器能直接產(chǎn)生圖像原始數(shù)據(jù);硬件支持標(biāo)準(zhǔn)的JPEG壓縮;具有主流高速的USB總線設(shè)備接口等。對(duì)攝像頭而言，USB總線的上的信息傳輸類型通常采用的是實(shí)時(shí)傳輸。USB設(shè)備端提供若干通信端口，主機(jī)與端口間建立起邏輯上的通信管道，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在攝像頭的設(shè)備初始化階段，主機(jī)與0號(hào)端口通信，驅(qū)動(dòng)程序檢測(cè)攝像頭型號(hào)和所有端口信息。進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸階段，主機(jī)與探測(cè)到的實(shí)時(shí)輸入端口建立通信管道，實(shí)時(shí)回傳攝像頭拍攝到的圖像數(shù)據(jù)。