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引言 20世紀八十年代以來(lái)．電子技術(shù)和計算機技術(shù)快速發(fā)展，汽車(chē)行駛安全方面的研究也進(jìn)入了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。其發(fā)展方向主要體現在智能化的汽車(chē)主被動(dòng)安全研究，其中安全輔助駕駛是當前國際智能交通系統研究的重要內容之一。目前CCD或CMOS攝像機配合性能優(yōu)良和價(jià)格低廉的DSP處理器在車(chē)輛安全輔助駕駛領(lǐng)域中的應用也不斷增加。其中ADI公司的Blackfin系列處理器基于A(yíng)DI和Intel公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的微信號架構(Micro Signal Architecture．MSA)．應用于交通標志識別、智能燈光控制、車(chē)道變換輔助、盲點(diǎn)識別、后視攝像機和停車(chē)輔助、自適應巡航系統(Adaptive Cruise Control，ACCl、夜間輔助駕駛和智能安全氣囊等。因此對Black6n系列處理器的硬件開(kāi)發(fā)為整個(gè)系統提供良好的研究平臺和開(kāi)發(fā)環(huán)境。 1 車(chē)輛輔助駕駛系統框架設計 
圖1系統總體框架 車(chē)輛輔助駕駛的主要目的是為了提高汽車(chē)行駛的安全性。通過(guò)安裝在車(chē)輛上的各種傳感器獲得車(chē)輛、道路狀況以及周?chē)?chē)輛狀況等信息．為駕駛員提供有效的預警信號．并在一定的條件下對車(chē)輛實(shí)施安全控制。系統主要由視覺(jué)系統、雷達系統、輔助駕駛控制系統、機械式自動(dòng)變速控制系統、發(fā)動(dòng)機控制系統、制動(dòng)控制系統組成，感知車(chē)輛狀態(tài)的傳感有制動(dòng)踏板位移傳感器、油門(mén)踏板位移傳感器、轉向角度傳感器、車(chē)輪轉速傳感器、加速度傳感器，其框架結構如圖1所示。 1．1環(huán)境感知系統 視覺(jué)傳感器采用AIR-7010C CCD攝像機．通過(guò)ADV7183接入ADSP-BF561并行輸入輸出外圍接口單元進(jìn)行視頻解碼，雷達系統采用IBEO公司的LD-ML多層激光雷達系統．經(jīng)過(guò)視覺(jué)處理算法后的圖像數據與雷達數據進(jìn)行數據融合．最終得出障礙物的有效信息，并通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送至輔助駕駛控制單元進(jìn)行策略控制。 1．2底層控制系統 系統通過(guò)CAN總線(xiàn)獲取有效的車(chē)輛行駛狀態(tài)信息和車(chē)輛行駛環(huán)境信息，監控車(chē)輛的縱向和橫向行駛安全，在一定的行駛條件下對車(chē)輛縱向行駛進(jìn)行干預控制。輔助駕駛控制策略單元通過(guò)獲取環(huán)境感知傳感器與車(chē)輛狀態(tài)傳感器而對發(fā)動(dòng)機轉速的控制、機械式自動(dòng)變速器fAM，I')檔位和離合器的控制、制動(dòng)系統的控制。 2 硬件系統的組成與設計 Blackfin處理器架構基于一個(gè)10級RISC MCU/DSP流水線(xiàn)和一個(gè)專(zhuān)為實(shí)現最佳代碼密度而設計的混合16/32位指令集架構．除此之外還包含加速視頻和圖像處理的指令，因此Blackfin系列的處理器應用于通信、圖像、語(yǔ)音等方面，ADSP-BF561是目前Blackfin家族中性能最高的一款處理器，其特點(diǎn)如下： 1)2個(gè)對稱(chēng)最高頻率可達600MHz的高性能Blackfin內核； 2)每個(gè)內核包括2個(gè)16位MAC、2個(gè)40位ALU、4個(gè)8位視頻ALU以及1個(gè)40位移位器： 3)內核電壓0.8V-1.2V，兼容3.3V及2.5V I/O；， 4)328K Bytes片內存儲器．每個(gè)內核32Kbytes的Ll指令SRAM/Cache、64Kbytes的L1數據SRAM/Cache、4KBytes的L1臨時(shí)數據SRAM，128Kbytes共享的L2 SRAM： 5)2個(gè)并行輸入/輸出外圍接口單元(PPI)，支持ITU-R656視頻數據格式：2個(gè)雙通道全雙工同步串行接13，支持8個(gè)立體聲璐通道：2個(gè)16通道DMA控制器和1個(gè)內部存儲器DMA控制器；12個(gè)通用32-bit定時(shí)肘數器；支持IrDA的UART；2個(gè)“看門(mén)狗”定時(shí)器；48個(gè)可編程標志引腳；1x-63x倍頻的片內PLL。 2．1電源及復位電路 在設計電源電路時(shí)．需要考慮電源的負載能力、可靠性和穩定性。同時(shí)需要考慮系統需要多少種電源．ADSP-BF56l外部I/O供電電壓為3.3V．內核供電電壓為1.2V．因此系統需要+5V、+3.3V、+1.2V．首先通過(guò)DC-DC2405把車(chē)上的+24v轉換成+5V．然后通過(guò)LT1765把+5V轉換成+3.3V．ADP3336把+3.3v轉換成+1.2v。復位電路采用ADM708復位芯片．并在電路中加入手動(dòng)按鈕。實(shí)現手動(dòng)復位功能．方便程序的調試。 2．2時(shí)鐘電路 有源品振信號質(zhì)量好、比較穩定、連接簡(jiǎn)單和不需要復雜的配置電路。因此ADSP-BF561系統輸入時(shí)鐘采用30MHz的外部有源品振然后通過(guò)其內部鎖相環(huán)PLL把頻率進(jìn)行相應的倍頻作為ADSP-BF561的總線(xiàn)頻率和SDRAM的時(shí)鐘頻率，同時(shí)由于并行輸入，輸出外圍接13和視頻編解碼芯片的時(shí)鐘需要，需要把27MHz有源晶振通過(guò)IDT2305分成4路輸出。 2．3存儲擴展電路 SDRAM是同步尋址存儲器，由塊、行和列組成．全部讀店操作鎖定于一個(gè)處理器源時(shí)鐘，一旦處理器對SDRAM進(jìn)行初始化。該存儲器必須不斷更新，以確保能保持它的狀態(tài)．SDRAM的時(shí)鐘速率可變，工業(yè)上最常用的是PCI00和PCI33，最高時(shí)鐘頻率分別為100MHz和133MHz。ADSP-BF561擁有SDRAM控制器(SDC)與SDRAM的無(wú)縫連接，其連接如圖2(a)所示，系統采用MT48LCl6M16A2，容量為32MHz，最高頻率為133MHz。 ADSP-BF561具有異步存儲器控制器(AMc)，與SDRAM控制器共享數據和地址引腳。當上電復位或者軟件初始化復位后．處理器采樣復位配置寄存器BMODE引腳，執行引導功能。系統采用BMODEIO為由8116位Flash引導模式，并選用NORFLASH作為引導代碼存儲器，所選芯片為容量8MB的M29W640DT．其連接方式如圖2(b)所示。
a) SDRAM
b)Flash 圖2存儲器連接 2．4并行輸入/輸出外圍接口電路 ADSP-BF561提供兩個(gè)可直接與并行A/D和D/A轉換器、符合ITU-601/656標準的視頻編碼和解碼器以及與其他通用外設連接的并行接13(PPI)，每個(gè)PPI包括一個(gè)專(zhuān)用時(shí)鐘引腳，由時(shí)鐘電路產(chǎn)生。3個(gè)幀同步引腳和16個(gè)數據引腳。通過(guò)視頻解碼器ADV7183與ADSP-BF561的PPl0連接．視頻編碼器ADV7179與ADSP-BF561的PPll連接．從而實(shí)現車(chē)輛輔助駕駛系統中的環(huán)境感知傳感和人機界面功能．其連接如圖3所示。
圖3并行輸入/輸出連接 2．5 CAN接口電路 CAN(Controller Area Network)總線(xiàn)，即控制器局域網(wǎng)總線(xiàn)．是一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )．目前已廣泛用于汽車(chē)等控制領(lǐng)域。利用ADSP-BF561處理器串行SPI總線(xiàn)接口單元與CAN控制器MCP2515芯片的無(wú)縫連接．通過(guò)對轉換芯片內部寄存器的操作．并通過(guò)CAN接收器SN65230芯片實(shí)現數據的收發(fā)。 3 軟件及實(shí)驗分析 系統的硬件設計是后續代碼編寫(xiě)和算法實(shí)現的基礎．因此完成上述系統的硬件開(kāi)發(fā)后，編寫(xiě)底層驅動(dòng)模塊和系統軟件框架，并把視覺(jué)處理算法進(jìn)行相關(guān)移植。ADI公司提供一套完整的軟件開(kāi)發(fā)工具Visual DSP++，利用Visual DsP++項目管理環(huán)境，程序員可以方便的開(kāi)發(fā)和調試應用程序，同時(shí)開(kāi)發(fā)軟件的編譯器能有效地將C，C十+代碼轉換為Blackfin DSP的匯編代碼．采集結果如圖4(a)所示。 ADSP-BF561為對稱(chēng)雙核處理器，因此在程序編寫(xiě)的時(shí)采用不同內核處理不同工作，并根據硬件接口進(jìn)行調試軟件的編寫(xiě)．CoreA工作主要包括設置時(shí)鐘頻率、初始化SDRAM控制器、初始化視頻編解碼器、初始化PPl0和中斷、使能PPIO．以ITU656模式進(jìn)行獲取，獲取到的幀存放在SDRAM中：CoreB工作主要包括設置時(shí)鐘頻率、初始化PPI1和中斷、使能PPI1，以通用輸出模式執行視頻輸出，軟件流程如圖4(b)所示。
a) 采集界面
b)軟件流程 圖4采集界面及流程圖 4 結論 本系統采用了ADI公司功能強大的媒體處理器ADSP-BF561．在完成最小系統和擴展功能硬件開(kāi)發(fā)后．可以在該硬件平臺上方便地進(jìn)行代碼和算法開(kāi)發(fā)．視覺(jué)處理系統在整個(gè)系統設計中起著(zhù)重要作用．其硬件設計的成功完成．能夠縮短開(kāi)發(fā)周期．降低開(kāi)發(fā)成本并且為車(chē)輛輔助駕駛系統的開(kāi)發(fā)打下堅實(shí)基礎。 本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：利用數字信號處理器ADSP-BF561進(jìn)行車(chē)輛輔助駕駛系統硬件設計，實(shí)現視頻實(shí)時(shí)采集與顯示．為車(chē)輛輔助駕駛視覺(jué)處理算法開(kāi)發(fā)提供實(shí)驗平臺。 經(jīng)濟效益：本系統已在東風(fēng)某重型車(chē)上得到試驗應用，具有良好的應用前景。 作者：關(guān)超華，陶剛 來(lái)源：《微計算機信息》(嵌入式與SOC)2009年第9-2期 |
