多媒体应用处理器的原理和应用

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      汽车电子简而言之就是电子技术和和汽车机械的结合,汽车电子主要分为两类:一类是汽车电子控制装置,要和机械系统配合使用,例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、悬架控制、动力转向、气囊控制等。

      另一类是车载电子装置,是在汽车环境下能够独立使用的电子装置,和汽车本身性能无直接关系,包括导航、娱乐系统及车载通信系统等。

       汽车电子的起源很早,上世纪五十年代,由斩波整流子和低压电子管构成的汽车收音机可称得上最早的汽车电子。之后,随着汽车工业与电子工业的发展,越来越多的电子技术被应用在现代汽车上。汽车也将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展。 由于实时驾驶信息系统及多媒体设备在汽车上应用,汽车更具个性化、通用性、安全性和舒适性。汽车在人们的生活中不仅仅是代步工具,而逐步成为一种享受生活的方式。未来使用机器人的自动驾驶技术能把人类从紧张而充满危险的驾驶位置上替换下来,使汽车变成了安全舒适而移动的家。目前在汽车电子领域的研究已成为汽车研发中最活跃的一部分,MAP以节能和体积微小的优点取代MPU被应用到汽车电子中。

        汽车电子包括控制系统和信息系统,通用MAP主要应用于后者。目前汽车电子领域通行三种总线,即局域互联网LIN(Local Interconnect Network),控制局域网CAN(Controller Area Network)和媒体导向系统传输MOST(Media Oriented Systems Transport) 。LIN是基于URAT的低速率传输总线,最高波特率20kbps,主要用于控制单元电器,如照明、天线、警报器、伺服电动机等。CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率最大是1Mbps,主要用于提高汽车性能的电子控制系统,如节能、安全、辅助驾驶等。MOST是汽车中的IT平台总线,它用来实现车内IT装置之间的信息传输, 通信速率可达20~150Mbps,是以BWM为首的欧洲汽车制造商制定的车内媒体之间的互连标准,主要用于CD、GPS和TV等媒体装置之间的信息共享。

        汽车电子是一个庞大而复杂的系统,对安全性、实时性和可靠性要求很高,用于汽车控制部分的IC要求符合工业级标准。通用的MAP是按民用级标准设计的,在温度范围和抗震动方面达不到标准,但用在娱乐和信息方面还是能够胜任的。本文只介绍应用处理器Z228和X900在汽车安全监控、倒车雷达和GPS导航方面的应用。

        汽车安全监控

         汽车安全监控是一个基于视频图像智能处理和计算机网路的安全监视系统,Z228在这个系统中可以用作网络摄像机ICAM(Internet Camera)和网路视频服务器IVS(Internet Video Server)。

       ICAM是数字视频技术与网络技术相结合的产物,除了具备一般传统摄像机的图像捕捉功能外,机内还内置了数字化压缩控制器和能支持网络协议的操作系统,使压缩和加密后的数据能通过MOST总线送至IVS,再经由无线宽带发射到汽车安全监控中心。而监控中心可在PC上使用标准的网络浏览器,根据汽车网络摄像机的IP地址,对汽车网络摄像机进行访问,实时监控目标现场的情况,并可对图像资料实时编辑和存储。

       IVS是安装在汽车上的小型视频服务器,它的功能比ICAM更强大,可以接收多路不同类型的ICAM数字视频信号,例如低照度摄像机、红外摄像机和其它图像传感器输出的信号,把它们进行压缩、加密成适合网络传输的数据流发射到汽车安全监控中心。IVS还具有一些特殊功能,例如目标的动态检测、事故触发报警和实时记录等功能。

        用Z228设计的ICAM和IVS已成功地应用在城市安全监控系统,稍加修改就可用于汽车安全监控。图1是用Z228设计的ICAM功能方块图,具有图像和声音采集、压缩、储存和传输功能,智能检测软件能识别图像中的运动目标,任何运动的目标都能启动跟踪和记录开关,保证有情况时进行录像,没有情况时只进行实时监视,有效节约存储器的容量。图2是基于Z228设计的ICAM和IVS的实物照片。

      图1:用Z228设计的ICAM功能方块图

图2:基于Z228设计的ICAM和IVS

       倒车雷达

        倒车是汽车驾驶中最具危险的操作,由于驾驶员看不见后面的情况,安全隐患很大。倒车监控是目前汽车设计中最薄弱的环节之一。如果安装用MAP设计的视频雷达,用彩色图像监视倒车过程,就能最有效的解决倒车隐患。小巧省电的MAP为倒车雷达提供了简单而廉价的解决方案 。图3是MAP用于视频倒车雷达功能框图。系统中用了4个Z228和一个X900, 其中4个Z228用作视频雷达的摄像头,就是上述安全监控中的ICAM单元,把它们安装在车尾的不同位置,监视汽车后面的图像。一个X900用作视频服务器IVS,它实际上是汽车IT中心处理器。 应用处理器的可编程接口可模拟汽车电子中的总线格式,这里用URAT来模拟LIN总线,传输无线定位仪测到的障碍物距离数据。也可用与其它带LIN接口的MPU和电器单元通信。用Local Bus 模拟MOST总线,主要用来传输图像数据。装在车尾的网络摄像机ICAM把CMOS图像传感器送来的视频图像用MPEG-4格式压缩后转换成数据包从MOST总线传输到网路视频服务器IVS,由IVS中的X900解压后送到LCD上显示。无线电定位仪测量的车后障碍物的距离数据叠加在图像上一起显示,从而实现视频倒车雷达的功能。

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