基于SOPC技术的车辆电子后视镜系统设计

随着电子技术的发展，许多智能化技术被广泛应用到车辆上，车辆后视镜系统作为重要的安全辅助装置也经历了几代的技术发展[1]。目前车辆后视镜系统出现了两种新技术：后视摄像和倒车雷达。前者图像直观、真实，但无法给出精确的距离；后者能精确地测量距离，但对于车后方的水坑、凸出的钢筋等无法做出反映，因此存在安全上的死角[2][3]。车辆上的雷达测距有以下几种：激光测距、微波测距和超声波测距。前两者测量距离远、测量精度高，但成本很高；后者成本低，但测距范围通常小，在倒车速度稍快时安全性不佳。

本文提出了一种基于SOPC 技术的车辆电子后视镜系统，该系统可以实时显示车辆后方的图像，并利用双频超声波实现了10m 以上的大范围测距，同时该系统具有语音播报测量结果及报警等功能。

1 系统特点

本系统与其它电子倒车系统相比有以下特点：（1）采用40kHz 和25kHz 两种频率的超声波测距，既扩大了测量范围又能兼顾小范围测距时的测量精度。（2） 采用3.5吋彩色液晶屏在实时、直观地显示车辆后方图像的同时，又可显示障碍物的距离及车辆相对于障碍物的速度等。（3） 语音播报测距结果及报警。利用语音芯片ISD4002实现测距结果的语音播报，同时根据测量结果及车辆相对于障碍物的速度自动评估危险等级，并用急促程度不同的提示音示警。（4）采用SOPC实现系统设计，具有很好的灵活性。

2 硬件电路设计

2.1 系统硬件结构

车辆电子后视镜系统的电路框图如图1所示。整个系统可划分为图像采集及转换、图像及信息显示、超声波测距、语音播报及警告、温度测量等部分。CMOS图像传感器OV6620将采集到的图像数据送到FPGA中，处理后得到RGB888格式的数据，经LCD控制电路送往LCD屏上显示。超声波测距电路共有左右两个通道，利用频率为40kHz和25kHz两种超声波脉冲测量障碍物的距离及车辆的相对速度，随后进行危险评估再将相关的信息显示在LCD屏上，并播报距离测量结果，然后控制报警电路发出急促程度不同的警示音。

图1 系统硬件结构框图

1. 2.2 主要功能模块的设计

2. 2.2.1 图像采集及转换电路

图像采集及转换电路的框图如图2所示。图像传感器OV6620 输出的YCrCb4:2:2 格式的数据经解交织电路转换为YCrCb4:4:4 格式数据，送给色彩空间转换电路完成数据格式转换，然后存入缓冲RAM中。下面重点介绍色彩空间转换电路。

图像传感器ov6620输出的是YCrCb4:2:2 格式的数据，而设计中所使用的lcd屏要求输入RGB888格式的数据，因此需要色彩空间转换电路完成这种转换。转换公式如式（1）所示。

转换结果中的RGB都是8位无符号数，取值范围为0～255， 因此运算结果为负数的取0； 运算结果超过255 的取255。这样会引入误差，但对图像的显示影响并不大。利用VerilogHDL 完成该电路的设计， YCrCb取值分别为197 、92、232 时， GRB输出（有延时）分别为186 、146 、255， 与根据（1） 式计算的结果一致。