基于異構(gòu)多核體系的汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計
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Nios II Corel作為主控核，運行UCOS II操作系統(tǒng)，管理所有任務的調(diào)度工作，完成汽車傳感器的采集、加速度傾角震動的計算、短信彩信的發(fā)送等。Nios II Core2作為輔助核，完成采集連續(xù)兩幀的視頻圖像，并進行實時運動目標檢測算法。雙核之間的通信通過Mailbox IP核共享On Chip Memory實現(xiàn)。同時設計Sobel算子邊界檢測硬件圖像預處理模塊和JPEG圖像壓縮IP作為雙核系統(tǒng)的協(xié)處理器，構(gòu)成異構(gòu)多核的嵌入式系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。由于SDRAM作為視頻圖像的緩存，這里將Corel運行于SRAM。Core2運行于Flash，讀寫數(shù)據(jù)和堆棧存儲于SRAM中。本文引用地址：http://www.104case.com/article/197705.htm
2．2 汽車傳感器采集板設計
汽車傳感器信號采集板采用AD公司的加速度傳感器ADXL202AQC，用于對汽車的X／Y方向加速度、傾角以及震動值進行測量，傳感器采集系統(tǒng)框圖如圖3所示。ADXL202AQC采用MEMS工藝制作，是一種低價格、低功耗、單芯片集成雙軸加速度傳感器，3～5．25V單電源供電，工作電流小于6mA，可以測量0～5kHz、±2g范圍內(nèi)的動態(tài)或靜態(tài)加速度，60Hz時分辨率為2mg，可以數(shù)字、模擬信號形式輸出。
ADXL202AQC采集雙軸加速度值，通過Xout、Yout輸出數(shù)字量，以和加速度值對應的不同占空比方波輸出，將這兩路數(shù)字信號通過PIO口采集入SOPC系統(tǒng)，通過Timer X、Timer Y定時器計算出精確的加速度值，NiosII Corel對兩個加速度值和重力加速度值確定三維空間的加速度傾角值。
同時通過Xfilt、Yfilt輸出加速度的模擬信號量，通過帶通濾波器將信號范圍控制在10～200Hz，微小的震動量可以通過，經(jīng)放大、ADC轉(zhuǎn)換通過PIO口采集入SOPC系統(tǒng)，處理器對這些值進行計算，得到震動幅值。
2．3 圖像的采集、處理與壓縮
系統(tǒng)的圖像采集用Terasic公司的TRDB-D5M攝像頭，實際像素2592H×1944V，顏色陣列為RGB(紅綠藍)模式，最大數(shù)據(jù)傳送速度為96MHz時鐘下96Mb／s，VGA(640×480)輸出幀率可達70f／s，內(nèi)置12位ADC轉(zhuǎn)換器，3．3V單電源供電，I／O口電壓范圍1．7～3．1v。完全滿足系統(tǒng)要求，系統(tǒng)將攝像頭采集的信號經(jīng)過Soble算子邊緣檢測預處理，同時通過VGA口實時監(jiān)控，然后將圖像數(shù)據(jù)送Nios IICore2進行運動目標檢測，當監(jiān)控區(qū)域內(nèi)檢測到運動目標后，對圖像進行JPEG壓縮便于GPRS的數(shù)據(jù)發(fā)送。下面對各模塊加以介紹。
2．3．1 Sobel算子邊緣檢測預處理
圖像邊緣往往攜帶一幅圖像的大部分信息，是圖像最基本的特征之一。圖像邊緣檢測是圖像處理、圖像分析、模式識別以及計算機視覺的基本步驟，其結(jié)果的正確性和可靠性將直接影響到機器視覺系統(tǒng)對客觀事物的理解。本系統(tǒng)采用經(jīng)典的Sobel算子邊緣檢測算法，將圖像像素的左右、上下領域的灰度加權(quán)，根據(jù)在邊緣點處達到極值這一原理進行邊緣檢測。該算法處理的數(shù)據(jù)量大，通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)將比較慢，無法滿足實時性要求，本系統(tǒng)用Verilog設計硬件模塊實現(xiàn)該功能。將CMOS攝像頭采集的圖像進行預處理，其邊緣檢測結(jié)果送VGA實時監(jiān)控(如圖4所示)，同時圖像數(shù)據(jù)交NiosⅡCore2進行計算。設計中需要3×3的像素塊和大量乘加運算，這里用到Altem公司的Megafuncation)庫，如ALTSHIFT_TABS移位寄存器對三行像素進行緩沖，然后將各條緩沖線送入ALTMULT ADD乘加塊。
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