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,。

　?。?）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,。

　　1.4　LIN總線收發(fā)器接口電路設計

　　LIN是一種低成本的串行通訊網絡，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制,，是一種輔助的總線網絡,，在不需要CAN總線的帶寬和速度的場合可大大節(jié)省成本。LIN通訊是基于SCI異步串行通信的數據格式，采用單主控制器/多從設備的模式,，僅使用一根12V信號總線和一個無固定時間基準的節(jié)點同步時鐘線,。TJA1020是常用的LIN主/從協(xié)議控制器和LIN總線的物理接口芯片，接口電路如圖5所示,。

2　軟件設計

　　2.1　系統(tǒng)平臺的定制

　　WindowsCE是微軟專門為各種嵌入式系統(tǒng)設計的一種高效,、可升級的操作系統(tǒng)，廣泛用于各種嵌入式產品,。為定制該裝置的WindowsCE操作系統(tǒng),，首先根據硬件配置，在PlatformBuilder開發(fā)環(huán)境中導入Intel提供的BSP板級支持包,，并開發(fā)自己的OEM硬件適配層,、組件。操作系統(tǒng)映像建立成功后,，再將平臺傳輸到目標設備進行測試,。最后輸出軟件開發(fā)工具包，在EVC++環(huán)境中開發(fā)應用程序,。

　　WindowsCE定制過程如圖6所示,。

　　2.2　攝像頭驅動程序設計

　　本文述及的驅動是在WindowsCE下實現(xiàn)的。攝像頭驅動程序的主要任務是控制視頻數據在硬件中流動,，并為攝像頭應用程序提供標準接口,。為簡化編程難度，考慮到CIF接口的工作方式比較獨立,，采用類型為流接口驅動的單片驅動程序模型：即為每一個流接口驅動創(chuàng)建一個包含驅動程序的入口點動態(tài)鏈接庫,，實現(xiàn)文件I/O和電源管理函數交給內核使用。

　　攝像頭驅動程序的流程圖如圖7所示,，其工作內容如下：

　?。?）負責通過I2C總線查詢攝像頭解碼器的信息，調節(jié)攝像頭解碼器的設置,；

　?。?）建立和控制DMA傳輸通道，通過DMA方式將CIF接口中的3個FIFO內的數據信息傳送到內存中,，從而實現(xiàn)快速高質量的數據傳送,；

　　（3）提供可以給應用程序使用的接口,。

　　2.3　超聲波測距軟件設計

　　超聲波測距軟件主要包括測距及數據發(fā)送,，其流程圖如圖8所示。

3　結果

　　軟硬件聯(lián)合調試成功后,，在實際車輛上進行了倒車試驗,。攝像頭實際捕捉到的視頻信號在LCD上的顯示結果如圖9所示,。圖9中數字為超聲波測距數據。試驗表明,，該系統(tǒng)運行可靠,，倒車時不但能清晰實時顯示車后全景，而且還能準確測量汽車與車后障礙物之間的距離,，基本達到了設計要求,。