基于異構多核體系的汽車(chē)遠程監控系統設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
Nios II Corel作為主控核，運行UCOS II操作系統，管理所有任務(wù)的調度工作，完成汽車(chē)傳感器的采集、加速度傾角震動(dòng)的計算、短信彩信的發(fā)送等。Nios II Core2作為輔助核，完成采集連續兩幀的視頻圖像，并進(jìn)行實(shí)時(shí)運動(dòng)目標檢測算法。雙核之間的通信通過(guò)Mailbox IP核共享On Chip Memory實(shí)現。同時(shí)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作為雙核系統的協(xié)處理器，構成異構多核的嵌入式系統。結構框圖如圖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(xiě)數據和堆棧存儲于SRAM中。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/197705.htm
2．2 汽車(chē)傳感器采集板設計
汽車(chē)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(chē)的X／Y方向加速度、傾角以及震動(dòng)值進(jìn)行測量，傳感器采集系統框圖如圖3所示。ADXL202AQC采用MEMS工藝制作，是一種低價(jià)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范圍內的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)加速度，60Hz時(shí)分辨率為2mg，可以數字、模擬信號形式輸出。
ADXL202AQC采集雙軸加速度值，通過(guò)Xout、Yout輸出數字量，以和加速度值對應的不同占空比方波輸出，將這兩路數字信號通過(guò)PIO口采集入SOPC系統，通過(guò)Timer X、Timer Y定時(shí)器計算出精確的加速度值，NiosII Corel對兩個(gè)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(shí)通過(guò)Xfilt、Yfilt輸出加速度的模擬信號量，通過(guò)帶通濾波器將信號范圍控制在10～200Hz，微小的震動(dòng)量可以通過(guò)，經(jīng)放大、ADC轉換通過(guò)PIO口采集入SOPC系統，處理器對這些值進(jìn)行計算，得到震動(dòng)幅值。
2．3 圖像的采集、處理與壓縮
系統的圖像采集用Terasic公司的TRDB-D5M攝像頭，實(shí)際像素2592H×1944V，顏色陣列為RGB(紅綠藍)模式，最大數據傳送速度為96MHz時(shí)鐘下96Mb／s，VGA(640×480)輸出幀率可達70f／s，內置12位ADC轉換器，3．3V單電源供電，I／O口電壓范圍1．7～3．1v。完全滿(mǎn)足系統要求，系統將攝像頭采集的信號經(jīng)過(guò)Soble算子邊緣檢測預處理，同時(shí)通過(guò)VGA口實(shí)時(shí)監控，然后將圖像數據送Nios IICore2進(jìn)行運動(dòng)目標檢測，當監控區域內檢測到運動(dòng)目標后，對圖像進(jìn)行JPEG壓縮便于GPRS的數據發(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(jué)的基本步驟，其結果的正確性和可靠性將直接影響到機器視覺(jué)系統對客觀(guān)事物的理解。本系統采用經(jīng)典的Sobel算子邊緣檢測算法，將圖像像素的左右、上下領(lǐng)域的灰度加權，根據在邊緣點(diǎn)處達到極值這一原理進(jìn)行邊緣檢測。該算法處理的數據量大，通過(guò)軟件程序實(shí)現將比較慢，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求，本系統用Verilog設計硬件模塊實(shí)現該功能。將CMOS攝像頭采集的圖像進(jìn)行預處理，其邊緣檢測結果送VGA實(shí)時(shí)監控(如圖4所示)，同時(shí)圖像數據交NiosⅡCore2進(jìn)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(jìn)行緩沖，然后將各條緩沖線(xiàn)送入ALTMULT ADD乘加塊。
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