1 引 言

當今，道路建設跟不上機動車輛的日益增多所帶來的負荷量,，加之交通警力的缺乏,，導致機動車輛事故頻發(fā)。一些輕微的刮蹭的發(fā)生卻常常導致主干道的大堵塞,。自行解決非重大交通事故無疑成為了解決這一問題的理想途徑,。基于SOPC技術的交通事故自動處理設備可置于每部機動車輛中,，達到自動處理交通事故的目的,，成本低，實用性,、可擴展性強,。

本設備設計目標：當機動車行駛途中遇到車禍，車主可首先通過該設備通過配備的GPS進行定位,，通過設備上的GSM與交管部門取得聯(lián)系,，通過設備上的攝像機記錄車禍現(xiàn)場和車牌號等相關信息，設備還可搭載基于SOPC上的無線電通訊設備實現(xiàn)與相關部門的語音通訊,。

2 硬件組成

設計采用Altera公司的SOPC開發(fā)工具,，系統(tǒng)的開發(fā)包括硬件和軟件兩大部分，使用SOPC Builder生成NIOS,，NIOSⅡ嵌入式處理器,。NIOS，NIOSⅡ嵌入式處理器開發(fā)工具允許用戶配置一個或多個NIOS,，NIOSⅡCPU,，從標準庫中添加外圍設備，綜合處理自定義系統(tǒng),，與QuartusⅡ設計軟件一起編譯系統(tǒng),。硬件框圖如圖1所示。

2.1 GPS與GSM部分

NIOS-1同鍵盤,、LED和LCD顯示器,、汽車中控系統(tǒng)以及GPS系統(tǒng)等外部設備的連接比較簡單，GSM系統(tǒng)的連接較為復雜,，將在軟件部分加以說明,。這部分的工作流程是：來自汽車中控系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的信息可以顯示在LED和LCD顯示器上,，也可以通過GSM系統(tǒng)進行無線發(fā)送。用戶可以通過鍵盤對系統(tǒng)進行控制,，交管部門也可以通過GSM系統(tǒng)對汽車中控系統(tǒng)進行遠程無線控制。

2.2 攝像頭部分

采用SCCB控制器控制攝像頭,。系統(tǒng)中使用的攝像頭型號是Omni Vision公司的OV7649CAMERACHIPS芯片及其配套的CMOS鏡頭,。這是一款低電壓的CMOS圖像傳感器芯片，通過其特有的SCCB(Serial Camera ControlBus)總線的控制,，可以實現(xiàn)全幀,、半幀、子采樣等各種形式的圖像輸出,，輸出格式可選擇配制成YUV,，RGB或者原始RGB等，另外可進行自動曝光控制,，圖像增益控制等,，而所有的配置都是通過SCCB總線進行更改。狀態(tài)機模型可簡化為6種狀態(tài)：Idle空閑,；Bit_Start比特開始,；Bit_Mid_LOW比特傳輸中低位傳輸；Bit_Mid_HIGH比特傳輸中高位傳輸,；Bit_End比特傳輸結束,；Trans_End整個傳輸結束。根據具體的跳轉流程,，用VHDL語言中的條件語句可以方便地完成,，在此不再贅述。

TYPE states IS(Idle,，Bit_Start,，Bit_Mid_LOW，Bit_Mid_HIGH,，Bit_End,，Trans_End)；SIGNAL now-State：states,；下面對其中填充幀數(shù)據的過程進行描述：


在仿真過程中,，由于要就很長一段時間的信號進行分析，所以限于篇幅,，無法將仿真結果盡列于此,。在工程實際使用中，SCCB總線控制模塊已經被驗證無誤,，能夠正確地實現(xiàn)攝像頭的配置,，并且拍出的圖片質量也達到了預期水平,。



2.3 無線電通訊部分

這一部分是整個系統(tǒng)中最復雜也是占用資源最多的一部分。在此重點闡述,。該部分同樣采用SOPC技術實現(xiàn)的無線電通訊功能可以比傳統(tǒng)的無線電系統(tǒng)減少成本,。并且整合了整個系統(tǒng)使其都基于FPGA開發(fā)板上。這部分的功能實現(xiàn)如下：將語音編解碼程序移植到兩個NIOSⅡ(NIOSⅡ-1,，NIOSⅡ-2)軟核處理器上實現(xiàn),；利用PCIIP核在FPGA中增加了32 B的PCI Slave總線接口。利用NIOSⅡ-3處理器實現(xiàn)了系統(tǒng)參數(shù)的動態(tài)配置功能,，并實現(xiàn)了原系統(tǒng)中通用控制器的控制管理功能,；利用NIOSⅡ-4軟核處理器完成卷積碼編碼和維特比譯碼；在系統(tǒng)中加入了以太網IP核,，配合外部以太網PHY接口芯片為電臺擴展了以太網接口,，并增加了SDRAM控制器，為系統(tǒng)外擴了SDRAM存儲器,，進一步增強了電臺的數(shù)據處理能力,。在用戶邏輯中設計了可變長度的匹配濾波器，完成擴頻信號的解擴,，數(shù)據的解調,。

在該部分系統(tǒng)中，NIOSⅡ-1處理器用來實現(xiàn)實時的24 k,。32 k速率∑-△語音編碼器,，NIOSⅡ-2處理器用來實現(xiàn)∑-△語音的實時解碼器，這兩個處理器采用NIOSⅡPF高速型32位內核,；NIOSⅡ-3處理器采用標準型內核,，用來完成系統(tǒng)參數(shù)的配置、人機交互界面,、電臺管理和控制以及系統(tǒng)中FLASH配置內容的在線更新工作,；系統(tǒng)增加的10／100 M以太網接口支持設備通過網絡遠程配置和管理，包括電臺使用偽碼的下發(fā),、電臺使用密鑰的下發(fā),、系統(tǒng)參數(shù)的遠程更新、新功能的重新配置等,，為實現(xiàn)一定區(qū)域中所有工作電臺的空中管理提供了可能,。通過在FPGA中增加NIOSⅡ-4處理器，用來實現(xiàn)信道編碼和譯碼,，提高系統(tǒng)的誤碼率性能,，以很小的代價方便地為電臺引入數(shù)傳功能。我們在使用(2,，1,，7)卷積碼配合維特比譯碼進行仿真,，使用了一個NIOSⅡPF等級的處理器配合少量用戶邏輯，完成了不低于10 kb／s速率的卷積編碼和維特比譯碼工作,。

3 軟件部分

在此著重介紹GPS／GS部分的系統(tǒng)軟件組成：系統(tǒng)軟件主要由主程序,、GPS管理子程序和GSM管理子程序等部分組成。主程序完成系統(tǒng)的初始化,，以及鍵盤,、LED、LCD顯示器和汽車中控系統(tǒng)的操作管理等,。GPS管理子程序主要負責從GPS系統(tǒng)接收時間和位置信息。請求GPS系統(tǒng)返回ASCII時間位置信息的二進制命令為：



日期：mm是月(01～12),，dd是日(01～31),，yy是年(99～19)。

世界時間(UTC)：hh是時(00～23),，mm是分(00～59),，ss是秒(00～59)。

緯度：dd是度(00～90),，mm.mmmm是分(00～59.9999),，n是方向(N是北，S是南),。

經度：ddd是度(000～180),，mm.mmmm是分(00～59.9999)，w是方向(W是西,，E是東),。

信息長度是96字節(jié)。

對應的管理子程序為：



GSM管理子程序主要負責GSM系統(tǒng)的數(shù)據收發(fā)管理,。GSM系統(tǒng)的數(shù)據收發(fā)以短信形式進行,，選擇短信格式的AT命令為AT+CMGF，收發(fā)短信的AT命令分別為AT+CMGR和AT+CMGS,，對應的管理子程序為：


4 結語

本文設計一個應用SOPC技術實現(xiàn)的交通事故自動處理設備,，利用SOPC技術提高了交警對事故處理的速度，且傳送性能穩(wěn)定,。實驗表明把SOPC技術引入交通部門的事故管理中,，不僅能節(jié)省交通部門處理事故的費用，而且提高交警處理事故的效率,，為交通部門提供精確,、可靠的信息，具有很好的理論意義和實際價值,。