基于嵌入式Linux的倒车影音系统设计

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导读 大家好,我是本期栏目编辑小友,现在为大家讲解 基于嵌入式Linux的倒车影音系统设计问题。 序 电子和数字图

大家好,我是本期栏目编辑小友,现在为大家讲解 基于嵌入式Linux的倒车影音系统设计问题。

电子和数字图像处理技术目前已经广泛应用于各个领域,车载系统的信息化已经成为现代汽车工业的重要标志。如今,倒车雷达系统可以为驾驶员提供很多帮助。大多采用超声波测距技术,可以直接显示车尾与障碍物的距离。但是,由于超声波的散射特性,如果地面上有尖锐的突起或有角度的物体划过空中,系统就无法有效“探测”。如果能在现有的倒车系统上增加视觉功能,倒车时驾驶员不用回头就能知道车后的情况。本文设计了一种可视化安全倒车系统,利用嵌入式Linux操作系统内核驱动USB摄像头实现对车后状况的实时监控,并通过判断超声波测距是否达到阈值启动语音报警功能。

1系统方案设计。

如图1所示,系统由主控模块、超声波收发模块、USB摄像头图像采集模块、语音报警模块和液晶显示模块组成。主控模块采用基于ARM9内核的三星S3C2440微处理器,最高频率533 MHz,处理速度快。利用软件编程技术控制外围电路,提供外围电路所需的各种信号,简化了外围电路的设计难度。

2系统硬件设计。

2.1主控模块。

以S3C2440为核心的主控模块硬件平台如图2所示。

2.2超声波发射电路。

超声波传输电路示意图如图3所示。发射电路主要由变频器74LS04和超声波发射换能器T1组成,采用CPU内部PWM定时计数器输出的40 kHz方波信号。

一路经过初级反相器(U1C和U1E并联形成一级),然后送到超声换能器的一个电极(T1的一个管脚);另一路经过两级反相器(U1D为第一级,U1B和U1A为第二级)后送到超声换能器的另一个电极(T1的两条腿)。通过以这种形式将方波信号添加到超声波换能器的两端,可以提高超声波的发射强度。输出端并联两个逆变器,提高驱动能力。上电阻R1和R2一方面可以提高逆变器74LS04输出高电平的驱动能力,另一方面可以增强超声换能器的阻尼效果。

2.3超声波接收电路。

超声波接收电路示意图如图4所示。CX20106A是红外探测接收专用芯片,常用于电视机红外遥控接收器。其优点是使用方便,电路连接简单,生产调试麻烦少。当CX20106A接收到40 kHz信号时,会在引脚7产生一个低电平下降脉冲,可以作为中断信号连接到ARM的外部中断引脚。

2.4 USB摄像头图像采集模块。

USB数码相机采用中兴微电子ZC0301芯片组。与模拟相机相比,其优点是:CMOS图像传感器可以直接生成原始图像数据;硬件支持标准JPEG压缩;具有主流高速USB总线设备接口等。对于摄像头来说,USB总线上的信息传输类型通常是实时传输。USB设备提供多个通信端口,主机与端口之间建立逻辑通信通道进行数据传输。在相机的设备初始化阶段,主机与端口0通信,驱动程序检测相机型号和所有端口信息。在数据传输阶段,主机与检测到的实时输入端口建立通信通道,实时回传摄像头拍摄的图像数据。

2.5语音报警模块和液晶显示模块。

语音报警模块采用安徽中科达讯飞信息技术有限公司生产的XF-S3011中文语音合成芯片.它是一款专为嵌入式应用设计的单片机,具有任意中文文本合成能力。XF-S3011通过UART接收主机发送的命令和数据,并将命令和数据封装成帧发送。允许发送的最大数据长度为200字节。其驱动电路采用三极管驱动方式设计。当超声波测得的距离小于设定阈值时,S3C2 440向XF-S3011发送控制命令,并启动语音报警,提醒驾驶员注意。东华3.5英寸TFT LCD(分辨率为320倍;240),使用嵌入式Linux下的Frame Buffer设备驱动LCD。

3系统软件设计。

本文选择了嵌入式Linux操作系统。它具有可裁剪、内核稳定、功能强大、支持多种硬件平台的特点。首先在带有Linux操作系统的PC(主机)上建立交叉编译开发环境,以S3C2440控制模块为目标板。然后用可移植性好的C语言在PC上编写本设计所需的底层驱动和顶层应用,再用交叉编译调试工具编译链接可执行代码,最后移植到目标板上。

3.1视频图像采集和液晶显示程序设计。

第一步,采用动态加载ZC0301芯片的USB摄像头驱动spca5xx。驱动程序源代码由初始化模块、卸载模块、上层软件接口模块和数据传输模块四部分组成。解压到内核/驱动/USB下,打补丁。制作菜单;编译系统内核时在arm linux的内核目录中;在*下的MulTImedia设备下选择linux的Video,加载Video 04 Linux模块,为视频采集设备提供编程接口功能和相关数据结构;(m)选择SPCA5XX。

第二步:使用linux的Video4linux访问USB摄像头设备,采集视频图像,捕捉实时数据流。过程如图5所示。

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