基于SOPC技術(shù)的車(chē)輛電子后視鏡系統設計

隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，許多智能化技術(shù)被廣泛應用到車(chē)輛上，車(chē)輛后視鏡系統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(chē)輛后視鏡系統出現了兩種新技術(shù)：后視攝像和倒車(chē)雷達。前者圖像直觀(guān)、真實(shí)，但無(wú)法給出精確的距離；后者能精確地測量距離，但對于車(chē)后方的水坑、凸出的鋼筋等無(wú)法做出反映，因此存在安全上的死角[2][3]。車(chē)輛上的雷達測距有以下幾種：激光測距、微波測距和超聲波測距。前兩者測量距離遠、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(chē)速度稍快時(shí)安全性不佳。

本文提出了一種基于SOPC 技術(shù)的車(chē)輛電子后視鏡系統，該系統可以實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛后方的圖像，并利用雙頻超聲波實(shí)現了10m 以上的大范圍測距，同時(shí)該系統具有語(yǔ)音播報測量結果及報警等功能。

1 系統特點(diǎn)

本系統與其它電子倒車(chē)系統相比有以下特點(diǎn)：（1）采用40kHz 和25kHz 兩種頻率的超聲波測距，既擴大了測量范圍又能兼顧小范圍測距時(shí)的測量精度。（2） 采用3.5吋彩色液晶屏在實(shí)時(shí)、直觀(guān)地顯示車(chē)輛后方圖像的同時(shí)，又可顯示障礙物的距離及車(chē)輛相對于障礙物的速度等。（3） 語(yǔ)音播報測距結果及報警。利用語(yǔ)音芯片ISD4002實(shí)現測距結果的語(yǔ)音播報，同時(shí)根據測量結果及車(chē)輛相對于障礙物的速度自動(dòng)評估危險等級，并用急促程度不同的提示音示警。（4）采用SOPC實(shí)現系統設計，具有很好的靈活性。

2 硬件電路設計

2.1 系統硬件結構

車(chē)輛電子后視鏡系統的電路框圖如圖1所示。整個(gè)系統可劃分為圖像采集及轉換、圖像及信息顯示、超聲波測距、語(yǔ)音播報及警告、溫度測量等部分。CMOS圖像傳感器OV6620將采集到的圖像數據送到FPGA中，處理后得到RGB888格式的數據，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(gè)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(chē)輛的相對速度，隨后進(jìn)行危險評估再將相關(guān)的信息顯示在LCD屏上，并播報距離測量結果，然后控制報警電路發(fā)出急促程度不同的警示音。

圖1 系統硬件結構框圖

1. 2.2 主要功能模塊的設計

2. 2.2.1 圖像采集及轉換電路

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

圖像傳感器ov6620輸出的是YCrCb4:2:2 格式的數據，而設計中所使用的lcd屏要求輸入RGB888格式的數據，因此需要色彩空間轉換電路完成這種轉換。轉換公式如式（1）所示。

轉換結果中的RGB都是8位無(wú)符號數，取值范圍為0～255， 因此運算結果為負數的取0； 運算結果超過(guò)255 的取255。這樣會(huì )引入誤差，但對圖像的顯示影響并不大。利用VerilogHDL 完成該電路的設計， YCrCb取值分別為197 、92、232 時(shí)， GRB輸出（有延時(shí)）分別為186 、146 、255， 與根據（1） 式計算的結果一致。