畢業(yè)設(shè)計(jì)之倒車(chē)?yán)走_(dá)#(精選.)

1、摘要倒車(chē)?yán)走_(dá)是汽車(chē)泊車(chē)或者倒車(chē)時(shí)的安全輔助裝置。 該系統(tǒng)能夠在汽車(chē)低速倒車(chē)的過(guò)程中，識(shí)別出車(chē)體后部的障礙物，并能夠測(cè)量汽車(chē)與障礙物之間的距離。在車(chē)輛與障礙物發(fā)生碰撞之前，發(fā)出語(yǔ)音警報(bào)，提醒司機(jī)剎車(chē)。針對(duì)汽車(chē)行業(yè)中倒車(chē)?yán)走_(dá)現(xiàn)狀，本文提出了一種以ARM9處理器ARM920T和 Linux 操作系統(tǒng)為軟硬件平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集方案、超聲波發(fā)射接收裝置、語(yǔ)音報(bào)警模塊等多模塊設(shè)計(jì)， 完成了對(duì)倒車(chē)系統(tǒng)復(fù)雜情況的判斷、 測(cè)距、 語(yǔ)音報(bào)警等功能。 從測(cè)試的準(zhǔn)確行， 可觀性、 穩(wěn)定性上對(duì)可視倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的組成取得了新的突破。本系統(tǒng)采用超聲波換能器產(chǎn)生超聲波， 當(dāng)超聲波碰到障礙物后因阻擋而被反射，系統(tǒng)通過(guò)CSB40R接

2、收，然后通過(guò)超聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間差而測(cè)出距離； 通過(guò)語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)通知司機(jī)具體的距離及危險(xiǎn)程度。 該系統(tǒng)的有效運(yùn)用可使我們更好的避免交通事故，有效的利用高端科技為日常生活服務(wù)。關(guān)鍵詞： 嵌入式系統(tǒng); 超聲波 ; ARM9; Linux 操作系統(tǒng) ; 語(yǔ)音報(bào)警word.AbstractWith the development of the technology of the electronic,auto,embed and information in recent years,the embed system has been widely applied in each field.

3、Thanks to the progress of the computer,communication and automation,especially the improvement of the embed technology,selecting a embed operating system will be a very effective thing that will improve the capability and the empolder rate,which will supply a support platform for the modernization a

4、nd informatization of the industry.In connection with the current situation of reversing radar,the paper puts forward a design of modules which is based on ARM9 processor named ARM920T and the Linux control system,which has all the functions including:ultrasonic send/incept module,alarm module of so

5、und etc.The system call complete the functions of judgement,measure distance,audio alert and so on.The reversing radar breaks through in terms of veracity,observability,stability.In order to produce the ultrasound the system adopts the device of ultrasonic transducer which has the feature of echoing

6、 when the ultrasonic touching the barrier.The reflected wave will be taken over by CSB40R,then ARM can test the time from sending to receiving,from which the controller call measure the distance from barrier to car.According to the judgement the controller can also alarm the driver of the distance f

7、rom the barrier to the car with the dangerous circumstances.If the controller system is used effectively,it can better serve our daly life,for example it carl reduce the traffic accidents drastically.The practicability and the actualization are emphasized in the research course.With respect to hardw

8、ares,we choose the common ones.And we also have done much work in improving and verifying the gordian technique.The practical results show that the reversing radar system with accuracy test and dependable performance will play an important role in reversing without barrier.Keywords: Embedded System;

9、ultrasonic;ARM9;Linux OS;Audio Alert目錄1 緒論0.1.1 課題研究的背景 0.1.2 課題研究的價(jià)值和意義 1.1.3 倒車(chē)?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 1.1.3.1 倒車(chē)?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀 1.2 倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù) 3.2.1 倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和目標(biāo) 3.2.2 倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 4.2.3 倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 5.2.3.1 超聲波測(cè)距技術(shù) 5.2.3.2 嵌入式系統(tǒng) 7.2.3.3 Linux 操作系統(tǒng) 1.03 倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1.23.1 倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)1.23.2 倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件具體實(shí)現(xiàn)1.23.

10、2.1 核心板 1.2.3.2.2 核心板的電源電路圖 1.63.2.3 時(shí)鐘電路及復(fù)位電路設(shè)計(jì)1.73.2.4 超聲波發(fā)生電路1.83.2.5 超聲波接收電路2.03.2.6 語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)電路2.33.3 硬件系統(tǒng)的 PCB 板的設(shè)計(jì)原則 2.54 軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試2.6.4.1 嵌入式 Linux 系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)要經(jīng)過(guò)5 個(gè)步驟 264.1.1 編譯和移植 Boot loader2.64.1.3 移植置裁剪 Linux 內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)添加274.1.4 文件系統(tǒng)（Ramdisk）的安裝284.1.5 用戶空間（User）程序的開(kāi)發(fā) 284.2 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)思路2.94.3 Linux

11、的 USB 驅(qū)動(dòng)程序 3.04.3.1 驅(qū)動(dòng)程序支持的設(shè)備3.14.3.2 注冊(cè) USB 驅(qū)動(dòng)程序 3.14.3.3 探測(cè)與斷開(kāi)3.24.3.4 提交和控制 urb 3.4.4.3.5 驅(qū)動(dòng)模塊的編譯、配置和使用 3.64.4 超聲波發(fā)射和接收部分的軟件 3.65 總結(jié)與展望3.9.5.3 系統(tǒng)的工程實(shí)踐3.95.4 系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn) 3.9.5.5 課題展望 4.0.參考文獻(xiàn) 4.1.致謝4.3.word.1緒論隨著電子技術(shù)和嵌入式技術(shù)、汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)自動(dòng)化、信息 化水平的不斷提高。人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)“可視化倒車(chē)?yán)走_(dá)”的研究。如何更方便 有效地利用倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)幫助人們倒車(chē)及泊車(chē)，如何

12、減少倒車(chē)事故的發(fā)生概率是 目前倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。本章簡(jiǎn)要說(shuō)明了課題的研究背景和現(xiàn)實(shí)意義， 并 綜述了倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究?jī)?nèi) 容。1.1 課題研究的背景電子信息技術(shù)作為當(dāng)今世界發(fā)展最快的高新技術(shù)，它正推動(dòng)著全球經(jīng)濟(jì)向計(jì) 算機(jī)化、智能信息化方向發(fā)展，在這個(gè)背景下我國(guó)的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)便開(kāi)始從傳統(tǒng) 的方式向更加智能化方向轉(zhuǎn)變。目前，國(guó)內(nèi)倒車(chē)?yán)走_(dá)主流市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始有進(jìn)口高 檔汽車(chē)向中低檔汽車(chē)發(fā)展。技術(shù)上向著單芯片功能成靈敏度更高、可視化發(fā)展， 設(shè)備趨于小型化、人性化、智能化等方向發(fā)展電子信息技術(shù)目前被廣泛的應(yīng)用在 各個(gè)領(lǐng)域，車(chē)載系統(tǒng)的信息化已成為現(xiàn)代汽車(chē)業(yè)的重要

13、標(biāo)志?；谇度胧较到y(tǒng)的 可視倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)涉及眾多技術(shù)領(lǐng)域，是集成數(shù)據(jù)采集、視頻顯示、語(yǔ)音播報(bào)等 技術(shù)為一體的現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)，前景十分廣闊?，F(xiàn)在，生產(chǎn)的中高檔小轎車(chē)大多數(shù)都配置有倒車(chē)?yán)走_(dá)，而出于節(jié)省成本等方 面的考慮，經(jīng)濟(jì)型小轎車(chē)、大客車(chē)等其他車(chē)輛都沒(méi)有配置倒車(chē)?yán)走_(dá)。 國(guó)內(nèi)外雖有 部分車(chē)輛安裝了超聲波倒車(chē)防撞報(bào)警裝置、基于 DSP的智能車(chē)輛防撞系統(tǒng)、圖像 處理技術(shù)的汽車(chē)追尾預(yù)警系統(tǒng)等，但是用于像裝載機(jī)這種廣泛用于城建、礦山、 公路等工程的工程機(jī)械障礙物監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)卻沒(méi)有出現(xiàn)。有市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，必然會(huì)帶動(dòng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。隨著全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，尤其是近兩、三年我 國(guó)開(kāi)始進(jìn)入私家車(chē)時(shí)代，汽車(chē)電子

14、產(chǎn)業(yè)成了新的增長(zhǎng)點(diǎn)，汽車(chē)電子產(chǎn)品的高利潤(rùn) 和市場(chǎng)廣闊性倍受商家關(guān)注，音響和防盜器就是明證。近兩年來(lái)，倒車(chē)?yán)走_(dá)成了商家的電子新寵，眾多生產(chǎn)防盜器的廠家紛紛涉足 倒車(chē)?yán)走_(dá)。隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)獲得廣闊的發(fā) 展空間，工業(yè)控制領(lǐng)域也進(jìn)行著一場(chǎng)巨大的變革， 以32位高端處理器為平臺(tái)的實(shí) 時(shí)嵌入式軟硬件技術(shù)將應(yīng)用在工業(yè)控制的各個(gè)角落。 嵌入控制器因其體積小、可 靠性高、功能強(qiáng)、靈活方便等許多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國(guó) 防、科研以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加 速自動(dòng)化進(jìn)程、提高生產(chǎn)率等方面起到了極其重要的推動(dòng)作用。word.1.2 課

15、題研究的價(jià)值和意義隨著汽車(chē)的迅速增加，停車(chē)難已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，狹小的停車(chē)場(chǎng)地常常令有 車(chē)一族無(wú)所適從，稍不慎，則闖禍，煩事又煩人。雖然每輛車(chē)都有后視鏡，但不 可避免的都存在一個(gè)后視盲區(qū)。汽車(chē)倒車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)即俗稱的倒車(chē)?yán)走_(dá)，是 汽車(chē)泊車(chē)時(shí)的輔助裝置。在汽車(chē)倒車(chē)時(shí)，倒車(chē)?yán)走_(dá)采用超聲波測(cè)距原理探測(cè)汽車(chē) 尾部離障礙物的距離，當(dāng)汽車(chē)尾部離障礙物的距離達(dá)到探測(cè)范圍時(shí)， 倒車(chē)?yán)走_(dá)通 過(guò)數(shù)碼管實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示距離。當(dāng)汽車(chē)尾部離障礙物的距離達(dá)到設(shè)定的安全警告值 時(shí)，倒車(chē)?yán)走_(dá)發(fā)出報(bào)警聲，以警示駕駛員，輔助駕駛員安全倒車(chē)。該系統(tǒng)能夠在汽車(chē)以較低的速度進(jìn)行倒車(chē)的過(guò)程中，識(shí)別出車(chē)后部的障礙 物，并能夠測(cè)量車(chē)與障礙物之間的

16、距離，在車(chē)輛與障礙物發(fā)生碰撞前，發(fā)出聲光 報(bào)警。在車(chē)輛上安裝一個(gè)對(duì)障礙物進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警的系統(tǒng)，就能用聲音和數(shù)碼管實(shí) 時(shí)動(dòng)態(tài)顯示的距離告知駕駛員周?chē)系K物的情況， 解除駕駛員泊車(chē)和啟動(dòng)車(chē)輛時(shí) 前后、左右探視所引起的困擾。同時(shí)幫助駕駛員掃除視野的死角和視線模糊的缺 陷，駕駛員只需坐在駕駛室就能觀察到車(chē)前車(chē)后的詳細(xì)情況，做到心中有數(shù)，極大的提高了泊車(chē)和倒車(chē)時(shí)的安全和效率。也能讓駕駛員在危險(xiǎn)時(shí)刻到來(lái)前及時(shí)采 取有效措施，減少事故發(fā)生，保障人身和財(cái)產(chǎn)安全。本課題在科學(xué)研究和實(shí)際生產(chǎn)方面都有深遠(yuǎn)意義：(1)利用換能器發(fā)送超聲波，可以很好的解決現(xiàn)有的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)其他的產(chǎn)生超 聲波的方式而造成超聲波回收信號(hào)較弱

17、的缺點(diǎn)。 可以準(zhǔn)確的判斷障礙物和汽車(chē)的 距離，避免因回收信號(hào)太弱，捕獲不到信號(hào)而造成的誤差。采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)，很好的解決了普通單片機(jī)控制的 倒車(chē)?yán)走_(dá)存儲(chǔ)空間小，計(jì)算速度慢的缺點(diǎn)。拓展了嵌入式系統(tǒng)的使用空間，車(chē)載 系統(tǒng)中嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用將成為一個(gè)更為廣泛、更有價(jià)值的領(lǐng)域。適用于超聲波發(fā)射接收的信息監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用靈活方便?；谇度胧较到y(tǒng)的技術(shù)研發(fā)，是車(chē)載控制系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)，也是建立現(xiàn) 代化汽車(chē)工業(yè)控制一體化信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。1.3 倒車(chē)?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.3.1 倒車(chē)?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，倒車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)以及使用發(fā)生了質(zhì)的變化。經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展，倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了

18、六代技術(shù)改良， 不管從結(jié)構(gòu)外觀上，還是從性能價(jià) 格上，這六代產(chǎn)品都各有特點(diǎn)，使用較多的是數(shù)碼顯示、熒屏顯示和魔幻鏡倒車(chē) 雷達(dá)這三種。第一代：倒車(chē)時(shí)通過(guò)喇叭提醒。“倒車(chē)請(qǐng)注意"！想必不少人還記得這種聲 音，這就是倒車(chē)?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品， 現(xiàn)在只有少部分商用車(chē)還在使用。 只要司機(jī) 掛上倒檔，它就會(huì)響起，提醒周?chē)娜俗⒁?，從某種意義上來(lái)說(shuō)，它對(duì)駕駛員并 沒(méi)有直接的幫助，不能算真正的倒車(chē)?yán)走_(dá)，基本屬于淘汰產(chǎn)品。第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。這是倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開(kāi)始。倒車(chē)時(shí)，如果車(chē)后1.8m1.5m處有障礙物，蜂鳴器就會(huì)開(kāi)始工作。蜂鳴聲越急，表示車(chē)輛離障礙物越近。 但沒(méi)有語(yǔ)音提示， 也

19、沒(méi)有距離顯示， 雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車(chē)有多遠(yuǎn)，對(duì)駕駛員幫助不大。第三代： 數(shù)碼波段顯示具體距離或者距離范圍。 這代產(chǎn)品比第二代進(jìn)步很多，可以顯示車(chē)后障礙物離車(chē)體的距離。 如果是物體， 在 1.8m 開(kāi)始顯示； 如果是人，在0.9m左右的距離開(kāi)始顯示。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字， 而波段顯示產(chǎn)品由 3 種顏色來(lái)區(qū)別： 綠色代表安全距離， 表示障礙物距離有0.8m以上；黃色代表警告距離，表示障礙物距離只有0.6m0.8m；紅色代表危險(xiǎn)距離，表示障礙物距離只有不到 0.6m,必須停止倒車(chē)。 第三代產(chǎn)品把 數(shù)碼和波段組合在一起，比較實(shí)用，但安裝在車(chē)內(nèi)影響美觀

20、。第四代：液晶屏動(dòng)態(tài)顯示。這一代有一個(gè)質(zhì)的飛躍，特別是熒屏顯示開(kāi)始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。 不用掛倒檔， 只要發(fā)動(dòng)汽車(chē)， 顯示器上就會(huì)出現(xiàn)汽車(chē)圖案以及車(chē)輛周?chē)系K物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤(pán)上，安裝很方便。不過(guò)LCD 顯示外觀雖精巧，靈敏度較高，但抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報(bào)也較多。第五代：魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)。結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測(cè)知 2m 以內(nèi)的障礙物，并以不同等級(jí)的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)可以把后視鏡、倒車(chē)?yán)走_(dá)、 免提電話、 溫度顯示和車(chē)內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起， 并設(shè)計(jì)了語(yǔ)音功能，

21、 是目前市面上最先進(jìn)的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)。 因?yàn)槠渫庑尉褪且粔K倒車(chē)鏡， 所以可以不占用車(chē)內(nèi)空間， 直接安裝在車(chē)內(nèi)后視鏡的位置。 而且顏色款式多樣，可以按照個(gè)人需求和車(chē)內(nèi)裝飾選配。第六代：專為高檔轎車(chē)配置的。第六代產(chǎn)品在第五代的基礎(chǔ)上新增了很多功能：外觀上看，比第五代產(chǎn)品更為精致典雅；從功能上看，它除了具備第五代產(chǎn)品的所有功能之外， 還整合了高檔轎車(chē)具備的影音系統(tǒng)， 可以在顯示器上觀看 DVD 影像。 1.3.2 倒車(chē)?yán)走_(dá)的發(fā)展趨勢(shì)(1) 智能化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，倒車(chē)?yán)走_(dá)在計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用將由簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集、處理，逐步轉(zhuǎn)化為以信息處理、應(yīng)用為主。除了不斷完善硬件控制設(shè)備外， 還要對(duì)軟件系統(tǒng)的研

22、制開(kāi)發(fā)進(jìn)行不斷的深入和完善。 近年來(lái)嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展， 在汽車(chē)工業(yè)中得到逐步重視， 其中 ARM-Linux 為架構(gòu)平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)便在倒車(chē)?yán)走_(dá)的研究中得到很大程度的應(yīng)用。(2) 可視化?；谝郧暗管?chē)?yán)走_(dá)僅僅依靠語(yǔ)音報(bào)警的基礎(chǔ)，倒車(chē)?yán)走_(dá)加上了可視的視頻顯示系統(tǒng)，使車(chē)主在倒車(chē)的同時(shí)可以清楚的觀察到汽車(chē)后面的實(shí)物，用眼睛進(jìn)行清晰的判斷，避免倒車(chē)事故的發(fā)生。(3) 集成化。倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的發(fā)展逐漸將各個(gè)功能集中在一起，實(shí)現(xiàn)了一套硬件設(shè)備可以完成多項(xiàng)功能。 倒車(chē)?yán)走_(dá)的集成化就是將倒車(chē)?yán)走_(dá)的可視化、 LCD顯示、 超聲波測(cè)速、 語(yǔ)音報(bào)警等功能集成在一起， 組成了真正意義上的硬件系統(tǒng)。在今后的發(fā)展趨勢(shì)中

23、我們依然可以將倒車(chē)?yán)走_(dá)、 車(chē)載導(dǎo)航、 車(chē)載音頻等系統(tǒng)集成一起，組成一個(gè)意義更為廣泛的集成 化系統(tǒng)。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和目標(biāo)基于嵌入式系統(tǒng)的可視化倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)，以普通的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以嵌入式系統(tǒng)為平臺(tái)， 集成了超聲波測(cè)距、 語(yǔ)音報(bào)警等功能， 很好地解決了普通倒車(chē)?yán)走_(dá)測(cè)距不準(zhǔn)，智能化差等缺點(diǎn)，因此得到了廣泛運(yùn)用，其特點(diǎn)如下：(1) 集成度高、體積小。由于高端微型處理器的應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)的體積在不斷減小，這也使數(shù)據(jù)采集、信息控制系統(tǒng)的體積縮小，從而形成便攜式系統(tǒng)，方便系統(tǒng)攜帶和使用。(2) 功能強(qiáng)大、 容易擴(kuò)展。 嵌入式的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)擴(kuò)展出輸入/ 輸出 (I

24、/0)接口容易，可綜合實(shí)現(xiàn)各種功能。(3) 可靠性高。嵌入式系統(tǒng)芯片集成化程度高，與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)芯片相比較，具有防塵、防震等優(yōu)點(diǎn)；軟件被固化在FLASH/ROM 中，穩(wěn)定性強(qiáng)，不易被破壞；硬件高度集成，系統(tǒng)的整體可靠性高。(4) 開(kāi)發(fā)成本低、周期短。嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的是數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，成本低、周期短的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。后PC寸代的到來(lái)，嵌入式系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制中具有日益重要的作用，現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)己經(jīng)從傳統(tǒng)的電路模式、微機(jī)模式進(jìn)入了嵌入式的系統(tǒng)模式?；谝陨戏治?，本文提出了基于嵌入式系統(tǒng)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。課題的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)基于超聲波測(cè)距， 嵌入式ARM-Linu

25、x控制，用于倒車(chē)監(jiān)測(cè)，避 免倒車(chē)事故的發(fā)生?？捎糜诩彝マI車(chē)、商務(wù)用車(chē)、卡車(chē)、貨車(chē)等各種車(chē)輛；以及 泊車(chē)、倒車(chē)等各種向后行走的倒車(chē)方式的監(jiān)測(cè)。2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2-1所示，它由超聲波發(fā)生模塊、超聲波接收模塊、 ARM-Linux控制系統(tǒng)、語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)組成。圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該系統(tǒng)由ARM920T芯片主控，通過(guò)串口輸出PWM脈沖驅(qū)動(dòng)555震蕩器工作， 從而使超聲波發(fā)生模塊工作并產(chǎn)生超聲波，同時(shí) ARM芯片的計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)開(kāi)始。 當(dāng)發(fā)生的超聲波碰到障礙物后反射回來(lái)， 此時(shí)超聲波接收模塊接收超聲波，將接 收到的超聲波經(jīng)過(guò)信號(hào)三級(jí)放大后通過(guò)整流， 變?yōu)锳RM可直接接收的直流信號(hào)， 然后通過(guò)

26、串口傳遞給ARM ,此時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束，通過(guò)計(jì)時(shí)器的時(shí)間之差可以計(jì)算出 障礙物和汽車(chē)之間的距離。然后由軟件系統(tǒng)進(jìn)行判斷并對(duì)車(chē)主進(jìn)行語(yǔ)音提示。2.3 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析2.3.1 超聲波測(cè)距技術(shù)超聲波一般指頻率在20KHz以上的機(jī)械波，具有穿透性強(qiáng)，衰減小，反射 能力強(qiáng)等特點(diǎn)。工作時(shí)，超聲波發(fā)射器不斷發(fā)射出一系列連續(xù)脈沖，給測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。最后由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理， 自動(dòng)計(jì)算出車(chē)與障礙物之間的距離。超聲波測(cè)距原理簡(jiǎn)單，成本低，制作方便， 但其傳輸速度受天氣影響較大，不能精確測(cè)距；另外，超聲波能量與距離的平方 成正比衰減，因此，距離越遠(yuǎn)，靈敏度越低，從而使超聲波測(cè)距方

27、式只適用于較 短距離。一般超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩級(jí)外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)， 壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并 帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。超聲波測(cè)距的基本原理其實(shí)很簡(jiǎn)單， 同聲納回 聲定位法的原理是基本相同的，說(shuō)得高級(jí)一些就是多普勒效應(yīng)，說(shuō)得簡(jiǎn)單就是回 聲效應(yīng)。超聲波測(cè)距也時(shí)基于這種回音效應(yīng)，發(fā)生器不斷發(fā)射出40KHz超聲波， 其總寬度為發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間問(wèn)隔，被測(cè)物距越遠(yuǎn)，脈沖寬度越大，輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。 超聲波測(cè)距的方法有多種，有相位檢測(cè)法、聲 波幅值檢測(cè)法、渡越時(shí)間檢測(cè)法三種。相位檢測(cè)的精度高，但檢測(cè)范圍有限；聲

28、 波幅值檢測(cè)易受反射波的影響；渡越時(shí)間檢測(cè)工作方式簡(jiǎn)單、直觀，在硬件控制 和軟件設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)。本文使用的是ARM920T芯片主控，它的設(shè)計(jì)采用的是超聲波往返時(shí)間檢測(cè) 法，其測(cè)量原是由ARM芯片通過(guò)記錄超聲波發(fā)生器從發(fā)射超聲波到接收到反射 回波的這段時(shí)間差T,然后利用公式S CT2計(jì)算出超聲波發(fā)射探頭與障礙物問(wèn) 的距離(其中C是超聲波的聲速，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下C=340 m/s)。超聲波還具備指向性 強(qiáng)的特點(diǎn)，超聲波入射障礙物面的角度，影響到超聲波電子倒車(chē)?yán)走_(dá)是否靈敏。 理想狀況下超聲波應(yīng)當(dāng)垂直于入射面，這樣便可以最大限度地接收超聲波的反射 回波，避免電子倒車(chē)?yán)走_(dá)失靈我們?cè)谠撛O(shè)計(jì)中選用超聲波換能器(見(jiàn)

29、圖2-3)產(chǎn)生超聲波，這樣便可最大程度的產(chǎn)生垂直于入射面的超聲波，并使反射回波具備最大的信號(hào)強(qiáng)度，避免能量損失，測(cè)出準(zhǔn)確的距離。我們?cè)谠摰管?chē)?yán)走_(dá)中選用的超聲波傳感器的直徑約為14毫米，工作頻率為40KHz,驅(qū)動(dòng)電壓最高為140Vp-P,根據(jù)IS017386fe準(zhǔn)，其主要的性能指標(biāo)有： 額定電壓：直流12V,工作電流-500mA MAX .工作溫度：30c至80C。 (2)測(cè)量范圍：最小測(cè)量距離10厘米，最大測(cè)量距離1000厘米。(3)測(cè)量原理：采用飛行時(shí)間測(cè)量原理。超聲波探頭將創(chuàng)建超聲波區(qū)域，在接收到探測(cè)區(qū)域內(nèi)障礙物的反射波后，測(cè)出車(chē)輛與障礙物間的距離。(4)系統(tǒng)具備上電后故障自測(cè)性能。系統(tǒng)自

30、測(cè)時(shí)間不超過(guò)100毫秒，為保證實(shí)時(shí)性, 探測(cè)的時(shí)間一般不超過(guò)600毫秒。(5)系統(tǒng)具備傳感器自測(cè)功能。圖2-2模式，對(duì)刷圍的障礙物進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)有手動(dòng)開(kāi)啟，F(xiàn)關(guān)，駕駛員便可從系統(tǒng)得知汽車(chē)距離障礙物的距離。圖2-2超聲波測(cè)距原理圖2-3常見(jiàn)的倒車(chē)?yán)走_(dá)換能器本系統(tǒng)所采用換能器頻率為40HZ,最大作用距離為10m,它產(chǎn)生超聲波，既 有效克服了超聲波的能量損失，同時(shí)又能明確的觸發(fā)給主控芯片一個(gè)計(jì)時(shí)脈沖， 完成整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)距功能。同時(shí)軟件部分還可以觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警，形成一整套行之 有效的測(cè)量系統(tǒng)。2.3.2嵌入式系統(tǒng)(1)嵌入式系統(tǒng)的定義：根據(jù)IEEE(國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì))的表述嵌入式系統(tǒng)是“用于控制

31、、監(jiān) 視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”(原文為devices used to control monitor。or assist the operation of equipment machinery of plantso(2)嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)特點(diǎn)：嵌入性：嵌入到對(duì)象體系中，有對(duì)象環(huán)境要求專用性：軟、硬件按對(duì)象要求裁減計(jì)算機(jī)：實(shí)現(xiàn)對(duì)象的智能化功能（3）嵌入式系統(tǒng)的分類按表現(xiàn)形式（硬件范疇）可把嵌入式系統(tǒng)分為：芯片級(jí)嵌入式系統(tǒng) （含程序或 算法的處理器），模塊級(jí)嵌入式系統(tǒng)（系統(tǒng)中的某個(gè)核心模塊）及系統(tǒng)級(jí)嵌入式系 統(tǒng)。按實(shí)時(shí)性（軟件范疇）要求可把嵌入式系統(tǒng)分為非實(shí)時(shí)系統(tǒng)（PDA）、軟實(shí)時(shí)系 統(tǒng)（

32、消費(fèi)類產(chǎn)品）、硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)（工業(yè)和軍工系統(tǒng)）等三大類。（4）嵌入式系統(tǒng)處理器的分類和現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)處理器可以分為：微控制器（MCU）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、片 上系統(tǒng)（SOC）、可編程片上系統(tǒng)（SPOC）四大類。（5）嵌入式系統(tǒng)的軟硬件框架如圖2-4所示，為嵌入式系統(tǒng)軟硬件框架圖。功能層軟件層中間層硬件層應(yīng)用程序文件系統(tǒng)圖形用戶 接口任務(wù)管理實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）BSP/HAL硬件抽象層/板極支持包D/A嵌入式 微處理器通用接口A/DROMI/OSDRAM人機(jī)交互接口嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)圖2-4嵌入式系統(tǒng)框架圖嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件與嵌入式軟件組成。嵌入式硬件以芯片、模板、組 件、控制器形式埋

33、藏于設(shè)備內(nèi)部。嵌入式軟件是實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和各種專用 軟件，一般固化在ROM或閃存中。嵌入式系統(tǒng)軟硬兼施，融為一體，成為產(chǎn)品，但在開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要一些開(kāi)發(fā) 工具進(jìn)行輔助開(kāi)發(fā)。（6）嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)流程與通用軟件的開(kāi)發(fā)流程大同小異，但開(kāi)發(fā)所使用的設(shè)計(jì)方法具有嵌入式開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)。整個(gè)開(kāi)發(fā)流程可分為：需求分析階段嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用需求中最為突出的是注重應(yīng)用的時(shí)效性， 需求分析階段的主要任務(wù)是， 第一對(duì)問(wèn)題的識(shí)別和分析， 也就是對(duì)用戶提出的問(wèn)題進(jìn)行抽象識(shí)別用以產(chǎn)生以下的需求：功能需求、性能需求、環(huán)境需求、可靠性需求、安全需求、用戶界面需求、資源使用需求、軟件成本與開(kāi)發(fā)進(jìn)度需求。第二制訂規(guī)

34、格說(shuō)明文檔經(jīng)過(guò)對(duì)問(wèn)題的識(shí)別，產(chǎn)生了系統(tǒng)各方面的需求。通過(guò)對(duì)規(guī)格的說(shuō)明， 文檔得以清晰、 準(zhǔn)確地描述。 這些說(shuō)明文檔包括需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)和初級(jí)的用戶手冊(cè)等。第三需求評(píng)審作為系統(tǒng)進(jìn)入下一階段前最后的需求分析復(fù)查手段，在需求分析的最后階段對(duì)各項(xiàng)需求進(jìn)行評(píng)估， 以保證軟件需求的質(zhì)量。 需求評(píng)審的內(nèi)容包括正確性、無(wú)歧義性、安全性、可驗(yàn)證性、一致性、可理解性、可修改性、可追蹤性等多個(gè)方面。設(shè)計(jì)階段系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、任務(wù)設(shè)計(jì)和任務(wù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。由于嵌入式系統(tǒng)中任務(wù)的并發(fā)性，嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中引入了 DARTS(Design Approach for Real-Time System)。DARTS 設(shè)計(jì)方

35、法：是結(jié)構(gòu)化分析/ 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的擴(kuò)展。它給出劃分任務(wù)的方法，并提供定義任務(wù)間接口的機(jī)制。DARTS 設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)步驟如下：數(shù)據(jù)流分析劃分任務(wù)定義任務(wù)間的接口生成代碼階段生成代碼階段需要完成的工作包括代碼編程、交叉編譯和鏈接、交叉調(diào)試和測(cè)試等。第一代碼編程， 在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中， 一般采用的方法是先在通用 PC上編程， 然后通過(guò)交叉編譯鏈接， 將程序做成目標(biāo)平臺(tái)上可以運(yùn)行的二進(jìn)制代碼格式。 最后將程序下載到目標(biāo)平臺(tái)上的特定位置， 在目標(biāo)板上啟動(dòng)運(yùn)行這段二進(jìn)制代碼。第二交叉編譯和鏈接，嵌入式軟件開(kāi)發(fā)編碼完成后，要進(jìn)行編譯和鏈接以生成可執(zhí)行代碼。但是，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員普遍使用Intel的

36、x86系列CPU的計(jì)算機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而目標(biāo)環(huán)境的處理芯片卻是多種多樣的，如 ARM ， DSP， PowerPC， DragonBall 系列等，這就要求開(kāi)發(fā)機(jī)上的編譯器能支持交叉編譯。嵌入式集成開(kāi)發(fā)環(huán)境都支持交叉編譯、鏈接，如WindRiver公司的TornadoH以及 GNU 套件等。交叉編譯鏈接生成兩種類型的可執(zhí)行文件：調(diào)試用的可執(zhí)行文件和固化的可執(zhí)行文件。第三交叉調(diào)試，又叫遠(yuǎn)程調(diào)試，具有以下特點(diǎn)：調(diào)試器和被調(diào)試的程序運(yùn)行在不同的機(jī)器上。調(diào)試器運(yùn)行在PC或工作站上，而被調(diào)試程序運(yùn)行在各式的專用目標(biāo)機(jī)上；調(diào)試器通過(guò)某種通信方式與目標(biāo)機(jī)建立聯(lián)系，如串口、并口、網(wǎng)絡(luò)、 JTAG或者專用的通信方式

37、；在目標(biāo)機(jī)上一般具有某種調(diào)試代理， 這種代理能與調(diào)試器一起配合完成對(duì)目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行程序的調(diào)試。 這種代理可以是某種能支持調(diào)試的硬件， 也可以是某種軟件；目標(biāo)機(jī)可以是一種仿真機(jī)。通過(guò)在宿主機(jī)上運(yùn)行目標(biāo)機(jī)的仿真軟件，仿真一 臺(tái)目標(biāo)機(jī)，使整個(gè)調(diào)試工作只在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。第四測(cè)試，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的測(cè)試與通用軟件的測(cè)試相似，分為單元測(cè)試和系統(tǒng)集成測(cè)試。固化階段嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是針對(duì)特定的實(shí)際專業(yè)領(lǐng)域的，基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺(tái)，并能完成用戶預(yù)期任務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件。嵌入式軟件的特點(diǎn)如下：軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)。軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性。系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性是基本要求。多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)成為嵌入式應(yīng)用軟件的

38、必需。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中還要重點(diǎn)注意以下幾點(diǎn)基本要求。硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)：基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。為了縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的。系統(tǒng)集成：把系統(tǒng)的軟件、硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤。系統(tǒng)測(cè)試：對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，看其是否滿足規(guī)格說(shuō)明書(shū)中給定的功 能要求。在本設(shè)計(jì)中使用的是 ARM9系列的ARM920T。2.3.3 Linux 操作系統(tǒng)Linux與Unix的操作系統(tǒng)類似，它起源于芬蘭一個(gè)名為L(zhǎng)inus Torvalds的業(yè)余愛(ài)好者，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為最流行的一款開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)。Linux原本被

39、設(shè)計(jì)為桌面系統(tǒng)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于服務(wù)器領(lǐng)域。而更大的影響在于它正逐漸應(yīng)用 于嵌入式設(shè)備。Linux可以說(shuō)是最早的嵌入式Linux發(fā)行版本。它是為沒(méi)有觸的處 理器而設(shè)計(jì)的，進(jìn)而發(fā)展了一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，包括編譯、調(diào)試等工具。自1991年問(wèn)世到現(xiàn)在，Linux在短短10幾年的時(shí)間內(nèi)已發(fā)展成為一個(gè)設(shè)計(jì)完 善、功能強(qiáng)大的操作系統(tǒng)，伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步而發(fā)展的Linux OS已成為可與Microsoft公司W(wǎng)indows 95/98競(jìng)爭(zhēng)的強(qiáng)勁對(duì)手。Linux系統(tǒng)不僅能夠運(yùn)行于PC平 臺(tái)，還可在嵌入式系統(tǒng)方面發(fā)揮重要作用；在各種嵌入式Linux OS迅速發(fā)展的狀況下，Linux OS逐漸形成了可與 Window

40、s CE等EOS進(jìn)行抗衡的局面。正在投入使用開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)中，50%以上的項(xiàng)目選擇Linux作為嵌入式操 作系統(tǒng)。Linux現(xiàn)己成為嵌入式操作的理想選擇。(1) Linux具有如下特性：Linux操作系統(tǒng)使用完全免費(fèi)：Linux是一款免費(fèi)的操作系統(tǒng)，用戶可以通 過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其他途徑免費(fèi)獲得，并可以任意修改其源代碼。這是其他的操作系統(tǒng)所 做不到的。正是由于這一點(diǎn)，來(lái)自全世界的無(wú)數(shù)程序員參與了Linux的修改、編寫(xiě)工作，程序員可以根據(jù)自己的興趣和靈感對(duì)其進(jìn)行改變，這讓Linux吸收了無(wú)數(shù)程序員的精華，不斷壯大。Linux內(nèi)核的高度可裁剪性：通常內(nèi)核小于 512KBytes,文件系統(tǒng)可從幾十 KByt

41、es到幾Mbytes不等，視應(yīng)用程序大小而定。具有大量的開(kāi)源的linux應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序，并可以方便地移植到各種平ARM 平臺(tái)。 Linux 包含一整套的編譯、調(diào)試等開(kāi)發(fā)工具、內(nèi)核源代碼、各種文件系統(tǒng)、 圖形接口、各種協(xié)議、驅(qū)動(dòng)程序以及豐富的應(yīng)用程序。在開(kāi)發(fā)上， Linux 采用統(tǒng)一的API調(diào)用，接口文檔齊全，書(shū)籍、網(wǎng)上資源也比較多。開(kāi)放的原代碼、模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：Linux采用GPL授權(quán)，除了把公開(kāi)原代碼以外，任何人都可自由修改、使用、散布，而Linux 內(nèi)核本身采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)， 讓人輕松增減功能。 例如當(dāng)我的平臺(tái)不需要藍(lán)牙功能時(shí)， 我只要不把這項(xiàng)功能加入，有需要就加入，不需要就刪除，由

42、于具備這種高彈性，我們可以調(diào)校出最適合我們硬件平臺(tái)的內(nèi)核。(2) Linux 的內(nèi)核組成初始化程序段( init 段)數(shù)據(jù)段( data)未初始化數(shù)據(jù)段(bss)代碼段( text)約 32KBytes。50l00KBytes 左右。100150KBytes 右300KBytes 左右3系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)基于嵌入式的可視倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)由超聲波發(fā)生模塊/超聲波接收模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊幾大硬件模塊組成。系統(tǒng)以 ARM處理芯片為核心、存儲(chǔ)器等作為嵌入 式系統(tǒng)的外圍設(shè)備，在硬件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，我們用到了用口通信。整個(gè)終端結(jié)構(gòu) 圖如圖3-1所示。圖3-1終端結(jié)構(gòu)框圖3.2 終端硬

43、件具體實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)根據(jù)功能需要，邏輯上劃分為四個(gè)部分：核心板、超聲波發(fā)生板、超聲 波接收電路板、語(yǔ)音信號(hào)板。3.2.1 硬件電路核心板是一個(gè)AR陳統(tǒng)正常運(yùn)行所需的核心電路及其外圍線路，它主要包括 主控制器、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源電路、SDRAM、Flash。1、主控制器主控處理器的選用要綜合考慮很多因素，我們?cè)谠摰管?chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)中選擇 Atmel公司生產(chǎn)的ARM920T芯片作為主控制器，選用的處理平臺(tái)是三星公司生產(chǎn) 的s3c241Q其主要的特性如下圖3-2所示：JTAGFCLK, KCLfc 和 PCLE的倍頻美系 由HD工VR和FDUH 確定LARM920TIPA31-OjInstructionM

44、MUC13instructionCACHE(1GKB)TTExtemaf Cnproc InterfaceARM97DMIProcessor sr但(Internal Embedded ICE)DVXL0 I口附31：W口的 MMUCPI5AKIBA目必ITFOLKLCD COMLCDDMAI i JS0 Ho&t corn. -DPI 事 UIDauCACHEMere)ExtM asterKAWn CONTKAM?e口和QOtLoacferjOck uereraiorIPCLKUART 0, I 2Ml庫(kù)一 Buffer嘴甯幽唾國(guó)A RAM簍似乎Il總線USBCeviieVnT-hr

45、i(jTirer3JSCCNTArErtHMr tdeSPI c. 1SDI'MMCA HB3 U3jx DUS CONT/ Arbltor/DecodeliYCTJpt CONTPowerJaragenentMemon CONTSRAJANOR/SDRAM7Bridget DMA (4Ch)類似于南橋芯片A k TinieUPTVM vv 0 a34(tntefnal)圖3-2 s3c2410主控芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ARM920T核、工作頻率203MHz;16KB數(shù)據(jù)Cache, 16KB指令Cache, MMU ,外部存儲(chǔ)器控制器；LCD控制器（支持黑白、灰度、Color STN、TF

46、T屏），觸摸屏接口;NAND FLASH控制器，SD/MMC接口支持，4個(gè)DMA通道；3通道UART、1個(gè)多主I2C總線控制器、1個(gè)IIS總線控制器；4通道PWM時(shí)器及一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器；117個(gè)通用I/0 口 ； 24個(gè)外部中斷源；8通道10位ADC:實(shí)時(shí)時(shí)鐘及看門(mén)狗定時(shí)器等。內(nèi)核：1.8V I/O及存儲(chǔ)器：3.3V 兩個(gè)USB主/一個(gè)USB從 電源管理模式：Normal、Slow、Idle、Power off 272-FBGA2、存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)有兩部分組成，第一部分存儲(chǔ)的是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行程序，第二部分 存儲(chǔ)的是系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的采集及處理的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能直接決定了系統(tǒng) 的運(yùn)行性能及成本，

47、采用合適的存儲(chǔ)器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)既可減少系統(tǒng)成本又可提高 系統(tǒng)的整體性能。在基于嵌入式的可視倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我們所主要使用的程 序(ram打儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(flash),對(duì)這兩個(gè)存儲(chǔ)器下面將做詳盡的敘述：OM1 011.19OlM1 0 GOrrrrMd smMHcjj L及第JQ就必ocoofc-rOk4SOOocooSFR A/eaSFR AieaOFFF _ooon _ODOO omo0x4000(UQO0_0江比OU.0.2000. 口owieco0x1000 Ml 日(XIBdocSRAUNX inMSROM SDR AIM (iiQCS7iSROM-'S DRAM inGC

48、S7>SROM SDRAM fn8總席|SROM-19 DRAM mGC 融)SROftl (nOCSSlSROf inGCSGjOCODOCODOCOO_ocooSROW (nGCS4)S«OTd inGCS4)!AROftl(nQGS3|SROTd (I1GCS3)SROMSROW inGCSZ)SROW (nCSGSTlSKOTM eGG 琴SROMUi-LX5S0|QjiODOOSRAM (4KE1出IFH3 HAND IlWh fST bWt ROM|UtiVHJ WUMD 皿什 fOff 13001dZMBMM 日用 M日“6MB 1< M- -11- 1.

49、- H _T'lH . 1>.' Il'2 MSfJ1k128MBFJ1Z0MB1GBFHADDR|2SQJ1126MBRegicnk1i2BUB12BMBJI-12SUB圖3-3存儲(chǔ)空間分配圖為了更快捷地讀寫(xiě)FLASH,還考慮到嵌入式系統(tǒng)的成本因素，我們?cè)诒驹O(shè)計(jì) 中選取SDRAM做為程序存儲(chǔ)器。SDRAM存儲(chǔ)器，有兩片16位數(shù)據(jù)寬度的SDRAM存儲(chǔ)器組成，其存儲(chǔ)空間為64MB,存儲(chǔ)地址從Ox30000000CE J Ox33ffffff。SDRAJVI主要作為程序的運(yùn)作空間，并在程序的運(yùn)作過(guò)程中兼具讀/寫(xiě)的屬性。CPU運(yùn)行過(guò)程中讀取SDRAM數(shù)據(jù)的步驟是：先從復(fù)

50、位地址 OX。處讀取啟動(dòng) 代碼，然后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，最后將程序調(diào)入SDRAM中運(yùn)行。SDRAM具備容量大、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。我們可把 SDRAM通俗的理解為一個(gè)總是傾向于放電狀 態(tài)的電容，為了避免丟失數(shù)據(jù)，在運(yùn)行過(guò)程中必須對(duì)該電容進(jìn)行定時(shí)刷新。所以我們可以在該系統(tǒng)中加入專為刷新準(zhǔn)備的控制邏輯電路。目前常用的SDRAM 一般工作電壓為3.3V,具有8位/16位寬度的數(shù)據(jù)。主要 的生產(chǎn)廠商有HYUNDAI > Winbond等。他們一般按照相同的國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生 產(chǎn)同型號(hào)器件，具有相同的封裝形式和電氣特性，在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用過(guò)程中可通用。 本系統(tǒng)中選用的芯片是 Winbond的57V561620。5

51、7V561620常見(jiàn)封裝形式為54腳TSOP,存儲(chǔ)容量為4組MM字節(jié)，工作電壓 為3.3V ,可兼容LVTTL接口，支持自刷新(SelfRefresh)和自動(dòng)刷新 (AutoRefresh)兩種刷新形式，數(shù)據(jù)寬度為16位。SDRAM電路圖如圖（圖3-4）所示43H*鋁、F褊ATfM 口最JIX斛莉*施33X加1J4曾川1占S3、二AM71_J1dWEIf口遼MI?口翁出 3鬲史帽5CLK0露匚 LKUI )就畸斯般電血外 15:；口由官函 < b,WSEFbW3E0*DdCSd 19SRASisSCLXii兄一1式鉆爐也照加屈31nwae15弋鶴口 d .曲日 一hW3E；削Im 31W

52、BVS3¥DDV1SVDCVSITCWVSSQYDCQVESVDCMVSSOw 第圖3-4SDRAMfe路圖FLASH存儲(chǔ)器作為一種快速、穩(wěn)定、安全的存儲(chǔ)體，具有體積小、容量大、 成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，此外它還具備數(shù)據(jù)掉電保持功能。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我們要求存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在掉電時(shí)不丟失，所以 FLASH已成功 取代其它半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件，成為嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)的主要載體。.本設(shè)計(jì)選用的是INTEL公司生產(chǎn)的TE28F128J3A,用其存儲(chǔ)bootloader（引導(dǎo)內(nèi)核 啟動(dòng)文件）、kernel（ Linux內(nèi)核文件）、ramdisk（虛擬磁盤(pán)文件），便于我們進(jìn)行操 作。其特點(diǎn)為：TE28

53、F128J3A的存儲(chǔ)容量為16M字節(jié)，工作電壓為3.3V,需單向3.3V電壓即 可完成在線系統(tǒng)的編程與擦除操作， 該存儲(chǔ)器采用56腳TSO時(shí)裝形式，16位數(shù)據(jù) 寬度。該芯片通過(guò)對(duì)內(nèi)部的命令寄存器操作，寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)的命令序列。并可對(duì)Flash 進(jìn)行編程（燒寫(xiě)）、整片擦除、按扇區(qū)擦除以及其他操作.TE28F128J3A各弓|腳的功能如下表所示：表3-1TE28F128J3A各引腳的功能表信號(hào)描述A23-A0I地址輸入總線DQ15-DQ0IO數(shù)據(jù)輸入輸出引腳CE0,CE1,CE2I激活芯片的控制邏輯/OEI輸出使能/WEI寫(xiě)使能/RPI復(fù)位/下電控制/BYTEI字節(jié)使能，低電平，X8模式；高電平，X16

54、模式STSO指示內(nèi)部狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)VEPNI擦除/編程/加鎖使能VCC/GNDP內(nèi)部電源地/輸入緩存區(qū)電源地VCCQ/GNDP輸出緩存區(qū)電源地其接口電路圖如圖3-5所示。小，如果將程序保存到FLASH中，掉電后便不會(huì)丟失。因此既可通過(guò) JTAG口調(diào) 試程序，也可將程序燒寫(xiě)到FLASH中后運(yùn)行FLASH中的程序。在此基礎(chǔ)上加入 必要的接口電路及其他電路，就構(gòu)成了具體的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。3.2.2 核心板的電源電路圖如圖3-6所示，核心板的電源電路圖圖3-6核心板的電源電路圖3.2.3 時(shí)鐘電路及復(fù)位電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路為CPU及其它外圍電路提供工作時(shí)鐘。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，時(shí)鐘電路 分為主時(shí)鐘電路和RTC時(shí)鐘電路，系統(tǒng)在工作過(guò)程中使用是無(wú)源晶振，晶振的接法如下圖3-7所示圖3-7主時(shí)鐘電路、RTC時(shí)鐘電路、主時(shí)鐘及 USB時(shí)鐘濾波根據(jù)系統(tǒng)最高工作頻率以及PLL電路的工作方式，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)選用12MHz無(wú)源晶振。12MHz的晶振頻率經(jīng)過(guò)系統(tǒng)片內(nèi)PLL電路倍頻后，可達(dá)到202.8MHz,這個(gè)震蕩頻率也就是該系統(tǒng)的ARM的工作頻率。頻率放大和信號(hào)提純這兩個(gè)功能是片內(nèi)的 PLL電路所兼有的，系統(tǒng)可以以較 低的外部時(shí)鐘信號(hào)獲得較高工作頻率，以降低因高速開(kāi)關(guān)時(shí)鐘而引起的高頻噪 聲。復(fù)位電路由RCfe路及施密特觸發(fā)器組成，如下圖3-8所示：RESET CIRCUIT抬的