基于SOPC技術(shù)的車輛電子后視鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，許多智能化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到車輛上，車輛后視鏡系統(tǒng)作為重要的安全輔助裝置也經(jīng)歷了幾代的技術(shù)發(fā)展[1]。目前車輛后視鏡系統(tǒng)出現(xiàn)了兩種新技術(shù)：后視攝像和倒車?yán)走_(dá)。前者圖像直觀、真實(shí)，但無法給出精確的距離；后者能精確地測量距離，但對于車后方的水坑、凸出的鋼筋等無法做出反映，因此存在安全上的死角[2][3]。車輛上的雷達(dá)測距有以下幾種：激光測距、微波測距和超聲波測距。前兩者測量距離遠(yuǎn)、測量精度高，但成本很高；后者成本低，但測距范圍通常小，在倒車速度稍快時安全性不佳。

本文提出了一種基于SOPC 技術(shù)的車輛電子后視鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)時顯示車輛后方的圖像，并利用雙頻超聲波實(shí)現(xiàn)了10m 以上的大范圍測距，同時該系統(tǒng)具有語音播報(bào)測量結(jié)果及報(bào)警等功能。

1 系統(tǒng)特點(diǎn)

本系統(tǒng)與其它電子倒車系統(tǒng)相比有以下特點(diǎn)：（1）采用40kHz 和25kHz 兩種頻率的超聲波測距，既擴(kuò)大了測量范圍又能兼顧小范圍測距時的測量精度。（2） 采用3.5吋彩色液晶屏在實(shí)時、直觀地顯示車輛后方圖像的同時，又可顯示障礙物的距離及車輛相對于障礙物的速度等。（3） 語音播報(bào)測距結(jié)果及報(bào)警。利用語音芯片ISD4002實(shí)現(xiàn)測距結(jié)果的語音播報(bào)，同時根據(jù)測量結(jié)果及車輛相對于障礙物的速度自動評估危險(xiǎn)等級，并用急促程度不同的提示音示警。（4）采用SOPC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有很好的靈活性。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

車輛電子后視鏡系統(tǒng)的電路框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)可劃分為圖像采集及轉(zhuǎn)換、圖像及信息顯示、超聲波測距、語音播報(bào)及警告、溫度測量等部分。CMOS圖像傳感器OV6620將采集到的圖像數(shù)據(jù)送到FPGA中，處理后得到RGB888格式的數(shù)據(jù)，經(jīng)LCD控制電路送往LCD屏上顯示。超聲波測距電路共有左右兩個通道，利用頻率為40kHz和25kHz兩種超聲波脈沖測量障礙物的距離及車輛的相對速度，隨后進(jìn)行危險(xiǎn)評估再將相關(guān)的信息顯示在LCD屏上，并播報(bào)距離測量結(jié)果，然后控制報(bào)警電路發(fā)出急促程度不同的警示音。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

1. 2.2 主要功能模塊的設(shè)計(jì)

2. 2.2.1 圖像采集及轉(zhuǎn)換電路

圖像采集及轉(zhuǎn)換電路的框圖如圖2所示。圖像傳感器OV6620 輸出的YCrCb4:2:2 格式的數(shù)據(jù)經(jīng)解交織電路轉(zhuǎn)換為YCrCb4:4:4 格式數(shù)據(jù)，送給色彩空間轉(zhuǎn)換電路完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，然后存入緩沖RAM中。下面重點(diǎn)介紹色彩空間轉(zhuǎn)換電路。

圖像傳感器ov6620輸出的是YCrCb4:2:2 格式的數(shù)據(jù)，而設(shè)計(jì)中所使用的lcd屏要求輸入RGB888格式的數(shù)據(jù)，因此需要色彩空間轉(zhuǎn)換電路完成這種轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式如式（1）所示。

轉(zhuǎn)換結(jié)果中的RGB都是8位無符號數(shù)，取值范圍為0～255， 因此運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)的取0； 運(yùn)算結(jié)果超過255 的取255。這樣會引入誤差，但對圖像的顯示影響并不大。利用VerilogHDL 完成該電路的設(shè)計(jì)， YCrCb取值分別為197 、92、232 時， GRB輸出（有延時）分別為186 、146 、255， 與根據(jù)（1） 式計(jì)算的結(jié)果一致。