基于SOPC技术的车辆电子后视镜系统设计.doc
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1、基于SOPC技术的车辆电子后视镜系统设计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23。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
2、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
3、.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
4、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0255, 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
5、 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2
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- 基于 SOPC 技术 车辆 电子 后视镜 系统 设计
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