基于嵌入式Linux操作系統的可視化安全倒車系統

　　引言

　　電子信息與數字圖像處理技術目前已被廣泛地應用在各個領域，車載系統的信息化已成為現代汽車業的重要標志。現在的倒車雷達系統可以為駕駛者提供許多幫助，多數采用超聲波測距技術，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，系統就不能有效地“察覺”。假如能為現有的倒車系統增加一個可視功能，那么駕駛員在倒車時不必回頭就可清楚車后的情況。本文設計了一種可視化安全倒車系統，該系統采用嵌入式Linux操作系統內核驅動 USB攝像頭實現車后狀況實時監控，通過判斷超聲波測距是否達到閾值來啟動語音報警功能。

　　1 系統方案設計

　　如圖1所示，系統由主控模塊、超聲波收發模塊、USB攝像頭圖像采集模塊、語音報警模塊與LCD顯示模塊等。主控模塊采用三星公司基于ARM9內核的S3C2440微處理器，主頻最高可達533 MHz，處理速度快。采用軟件編程技術實現對其外圍電路的控制，并提供外圍電路所需的各種信號，簡化了外圍電路的設計難度。

　　2 系統硬件設計

　　2.1 主控模塊

　　以S3C2440為核心的的組成如圖2所示。

　　2.2 超聲波發射電路

　　超聲波發射電路原理圖如圖3所示。發射電路主要由反相器74LS04和超聲波發射換能器T1構成，使用CPU內部的PWM定時計數器輸出的40 kHz方波信號。

　　一路經一級反相器(U1C與U1E并聯組成一級)后送到超聲波換能器的一個電極(T1的1腳);另一路經兩級反相器(U1D為第一級，U1B和 U1A組成第二級)后送到超聲波換能器的另一個電極( T1的2腳 )。用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發射強度。輸出端采兩個反相器并聯，以提高驅動能力。上位電阻R1、R2一方面可以提高反相器74LS04輸出高電平的驅動能力，另一方面可以增強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，常用于電視機紅外遙控接收器。其優點是簡單易用，電路連接簡單，且減少了生產調試的麻煩。當CX20106A接收到40 kHz的信號時，會在第7腳產生一個低電平下降脈沖，這個信號可以接到ARM的外部中斷引腳作為中斷信號輸入。

　　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數字攝像頭。與模擬攝像頭相比，其優勢在于：CMOS圖像傳感器能直接產生圖像原始數據;硬件支持標準的JPEG壓縮;具有主流高速的USB總線設備接口等。對攝像頭而言，USB總線的上的信息傳輸類型通常采用的是實時傳輸。USB設備端提供若干通信端口，主機與端口間建立起邏輯上的通信管道，進行數據傳輸。在攝像頭的設備初始化階段，主機與0號端口通信，驅動程序檢測攝像頭型號和所有端口信息。進入數據傳輸階段，主機與探測到的實時輸入端口建立通信管道，實時回傳攝像頭拍攝到的圖像數據。