作者 曹景胜1 石晶1 单鹏1 郭银景2
1.辽宁工业大学 轿车与交通工程学院(辽宁 锦州 121001)
2.山东科技大学 电子通讯与物理学院(山东 青岛 266590)
*基金项目：辽宁省教育厅严重科技渠道赞助项目——根据机器视觉的轿车前向磕碰预警(FCW)自动安全体系研发(编号：JP2016014)
曹景胜(1984-)，男，硕士，试验师，研讨方向：智能轿车电子体系与轿车自动安全技能。
摘要：以摄像头收集的视频图画为输入，以ADSP-BF609微处理器为运算处理中心，详细描述了轿车前向防撞自动安全辅佐体系的硬件渠道架构和各个模块电路规划，并研发了样机。试验标明，电路规划牢靠安稳，为轿车高档驾驭辅佐体系(ADAS)的研讨和开发供给了硬件渠道。
0 导言
轿车作为人们出行的重要交通工具得到了快速开展，可是随之而来的交通事故也频频产生[1]，其间因为驾驭员反响不及时、操作不妥、疲惫驾驭等导致的轿车前向追尾是构成交通事故的最首要原因之一。跟着集成电路技能的飞速开展，高档驾驭辅佐体系(Advanced Driver Assistance Systems，简称ADAS)现已成为当时轿车自动安全范畴的研讨热门[2-3]，ADAS首要包含轿车前向防撞预警体系(FCWS)、车道违背预警体系(LDWS)、行人检测(PED)等。其间轿车前向防撞预警体系在高档驾驭辅佐体系中具有非常重要的效果，其运用装置在轿车上的摄像头，在第一时间收集前车视频信号[4]，并进行图画处理、辨认、测距，然后提示驾驭员发觉潜在的风险，进步轿车行进自动安全性。
1 体系全体架构
体系以微操控器ADSP-BF609芯片为硬件渠道中心，轿车前端装置高精度数字摄像头，实时收集前车视频图画，并运转图画处理、辨认、测距算法核算轿车与前方车辆或许障碍物间隔，若与前方车辆或许障碍物间隔低于安全间隔时，体系能及时进行声光电预警，提示驾驭员会集注意力，可以提早预判轿车行进工况，做出有利措施，进步行车安全系数。全体架构示意图如图1所示。
2 硬件规划
本体系选用的前端传感器为摄像头，根据视觉技能进行前向轿车的辨认与测距，因而体系的中心处理器有必要选用高性能的芯片，才干完结实时的运算处理功用。规划中选用了ADI公司的ADSP-BF609 Blackfin处理器。外围配以车载电源电路、视频收集电路、视频显现电路、语音告警电路、串口调试电路等。其体系硬件规划框图如图2所示。
2.1 ADSP-BF609芯片装备
ADSP-BF609 Blackfin处理器针对嵌入式视觉和视频剖析运用进行了优化，内部集成了双核定点DSP处理器和共同的流水线视觉处理器(PVP)。PVP是接近Blackfin内核的一组功用模块，专为加速图画处理算法和下降全体带宽要求而规划[5]。因为具有以上的长处，使得BF609微处理器适用于轿车高档驾驭辅佐体系、工业制作体系中的机器视觉和机器人等范畴。
BF609微处理器内部存储器包含L1和L2两类存储器，其间L1存储器分为64 KB的数据存储区域和80 KB的指令存储区域;规划中将Core0内核的地址0XFF800000开端的16 KB区域装备成SRAM，将Core1内核的地址0XFF610000开端的16 KB区域装备成Cache，通过2组装备的分组相关指令高速缓存和数据高速缓存大大加速了存储器拜访速度。
BF609微处理器在复位后，其引导形式由专用SYS_BMODE输入引脚决议，由复位装备寄存器的SYS_BMODE位来完结，引导形式如表1所示。本规划中因为BF609微处理器最小体系外扩展了2M 16bit的SST39VF3201 NOR FLASH存储芯片，因而将引导形式装备成存储器引导加载。
2.2 车载电源电路
本体系是轿车高档驾驭辅佐体系中的一种，归于车载设备规模，考虑轿车环境电源为12 V直流电实践工况，规划了车载电源电路。选用LM2596S-5.0电源转化芯片，该芯片内部集成频率补偿，使得输出的电压差错在 规模内，具有很好的线性和负载调理特性，输入电源为车载12 V直流电，通过该电路转化出的5 V直流电供下一级电路运用，其电路原理图如图3所示。
2.3 视频收集电路
硬件规划中收集前车视频图画的传感器选用的是具有300万像素的OV3640数字摄像头，如图4所示，其通过I2C总线与BF609微处理器的双线串行(TWI)接口相连构成操控通道，首要用于装备摄像头寄存器。摄像头收集的视频图画数据流输入到BF609微处理器上的高速并行外设接口(PPI)接口进行运算处理。接口电路图如图5所示。
2.4 视频显现电路
本体系硬件规划定位在车载运用，规划中选用的是数字式视频收集传感器和视频显现器材，因而并未触及模仿转数字遇到的编解码问题，这也契合车载电子设备设备体积小、低功耗、便携式等特色。详细到视频显现电路选用的是车载4.3寸TFT液晶显现屏，其具有宽工作温度规模、供电电压低、无闪烁、便于集成等长处[6]，考虑到夜晚行车的详细工况，规划中选用M%&&&&&%8827芯片进行液晶屏的背光驱动，该芯片为1.2 MHz的PWM白光LED驱动器。将通过BF609微处理器运算处理后的前车测距图画显现到该液晶显现屏，供轿车驾驭员随时了解和把握。其电路原理图如图6所示。
2.5 语音告警电路
轿车行进过程中当与前车间隔低于安全间隔时，此刻体系能及时给出预警，规划中选用了语音告警机制，选用了ISD1820录放芯片，该芯片内置喇叭驱动扩大电路，可以自动节电，电流可低至0.5 μA。将ISD1820录放芯片的操控使能端衔接至BF609微处理器的中止引脚，当预警产生时，通过触发中止进行操控输出之前录制好的告警语音信息。其电路图如图7所示。
2.6 串口调试电路
本体系硬件除了规划了各个功用电路外，还针对硬件交互以及随后在电脑端进行操控信息打印等调试运用，规划了根据RS232串口的调试电路，将DB9串口头通过MAX3232双向转化芯片与BF609的UART1引脚进行相衔接，完结TTL电平到RS232电平的相互转化。其电路原理图如图8所示。
3 样机研发与测验
本体系硬件渠道通过原理图规划、PCB布板以及加工焊接，现已研发结束，其实物图如图9所示。
通电后进行NOR FLASH引导加载，运用摄像头收集电脑上事前录制好的根据Carsim轿车仿真软件模仿的路途行车视频，然后通过PPI接口传输给BF609微处理器，通过处理后显现到4.3寸TFT液晶显现屏上，视频显现流通，到达预期的硬件功用规划方针。测验如图10所示。
4 定论
针对轿车追尾引起路途交通事故的安全问题，根据ADSP-BF609 Blackfin处理器研讨了轿车前向防撞预警体系，并详细描述了体系的硬件渠道架构和各个模块电路规划。研发了样机并进行了测验，结果标明硬件规划到达预期方针，为轿车高档驾驭辅佐体系范畴的研讨和开发供给了硬件渠道。
参考文献：
[1]李都厚,刘群,袁伟,等.疲惫驾驭与交通事故联系[J].交通运输工程学报,2010,10(02):104-109.
[2]王大兴.轿车自动安全体系现状与开展趋势剖析[J].轿车电器,2016(06):39-42.
[3]顾伟璐,罗文华,陈安柱.轿车自动安全技能和产品的现状及开展趋势[J].河北农机,2015(12):45-46.
[4]陈立娇,许勇.根据传感器的轿车自动安全规划[J].传感器与微体系,2016,35(09):106-109.
[5]刘征宇,吴丽红.根据ADSP-BF609的驾驭员疲惫检测体系研讨[J].科技立异与运用,2016(13):20-21.
[6]王振立,李博,彭宝新.根据ARM的TFT-LCD显现体系规划[J].核算机丈量与操控,2014,22(01):257-260.
本文来源于《电子产品世界》2018年第6期第36页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
