|
- UID
- 1023166
- 性别
- 男
- 来自
- 燕山大学
|
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。
这个系统性能指标如下：
·雷达探测距离5米
·视频图像：全景
·语音提示：“注意倒车”
·LCD：7英寸TFT，720×480，四画面显示
·位置精度：小于0.1米
·速度精度：0.5米/秒
图3：基于Z228设计的视频倒车雷达
GPS导航
GPS是一个星基导航定位系统, 是美军70年代初在“子午仪卫星导航定位技术”上发展起来的。GPS的星座于1995年正式运行，由24颗围绕地球运动的卫星构成, 免费向全球用户提供全天侯、全天时的信息覆盖。象日常使用的收音机一样，GPS 接收是被动式的,系统能为无限量的用户提供服务。
GPS导航的过程是由GPS接收机接收GPS卫星信号（三颗以上），得到该点的经纬度坐标、速度、时间等信息。这些信息与电子地图上的位置相匹配，得到汽车在电子地图上的正确位置，以指示出正确行驶路线。
由于从GPS接收机得到的导航数据量相对视音频数据量要小得多，因而GPS导航功能可以附加在汽车PMP播放机或上述视频倒车雷达上。在图3中，在视频服务器IVS上增加一个GPS接收模块，从GPS模块接收到的定位坐标数据经过UART传输到X900中，应用程序把汽车的坐标位置、行驶速度和方向实时标定到电子地图上，然后在LCD上显示出来，实现了卫星导航功能。这套系统的性能如下：
GPS接收机：20通道，支持WAAS, 一秒热启动，数据更新率每秒1次
位置精度：小于15米
速度精度：0.5米/秒
SD卡电子地图
图4是中Z228应用处理器用于汽车导航和多媒体播放的结构方框图，这是在一个汽车PMP播放器上增加GPS接收模块的应用方案，GPS接收的导航信息经UART接口送入Z228，MAP实时从电子地图数据库中找到于经纬度相匹配的数据，在LCD显示出汽车的位置和前进的方向。
以上两个方案利用了MAP现有硬件和软件资源，只增加GPS接收模块、电子地图和应用程序就完成了GPS导航功能。在汽车电子中象这样的综合应用实例很多，它们是建立在MAP的高速处理能力和操作系统的多任务管理功能的基础上。
图4:在汽车PMP上附加GPS功能 GPS汽车导航在我国刚刚起步，发展前途非常美好，但目前存在的问题较多，主要的问题有：
·电子地图精度差，我国城市建设速度快，每年地图更新量达到30％，因此除重点大城市外，其他城市地图更新速度慢。
·地图覆盖范围小，只能覆盖到省级城市，目前很难覆盖到地县级城市和农村。
·实时交通信息还没有与导航仪进行很好的融合，只能提供静态道路导航，不能真正地实现实时道路信息更新。
·国家逐步强化导航电子地图测绘领域相关的法律法规，具有资质的导航电子地图测绘企业很少，测绘结果要层层审查，出图速度很慢。
如果把信息系统比作汽车电子的大脑，控制系统则是心脏，工业级的MAP是构成这颗心脏的核心。世界上著名的半导体厂商为了争夺这一市场，专门为汽车电子设计了专用的MAP, 例如德州仪器的TMS470系列(基于ARM内核)，飞思卡尔的MPC500系列(基于PowerPC内核)，模拟器件公司的ADSP-BF53x，瑞萨的SH7760。这些汽车专用的MAP集成了多个CAN接口、一个Nexus调试接口、多个ADC，以及多个先进的定时模块。具有工业级的封装，能适应低温和高温工作环境，能直接与控制总线接口，在汽车控制系统得到了广泛应用。 |
|
