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伴随着汽车电子行业的飞速发展,倒车后视系统在生活中随处可见,且随着时间的推移,普及程度将会越来越广。同时,人们对视觉效果的不断追求也促使了汽车后视系统的进一步发展。
传统的汽车后视采用反光镜来实现,通过左右两个反光镜只能观察汽车左右两旁的事物,视觉范围比较窄,同时还存在一定的视角偏移。在倒车过程中,驾驶员只能通过反光镜观看到车后大致的车辆和路面情况,再结合自己的驾驶经验来进行倒车处理,所以。通过这种方式使得倒车极其不便。
为了能够更加清楚、全面的观看汽车正后方的车辆和路面情况,以便进行准确的倒车定位,大部分汽车增加了摄像头的倒车后视装置。通过摄像头后视可以清晰、全面、准确的观看汽车后方和两旁的车辆和路面情况,在方便倒车的同时,提高了倒车的安全系数,减少了交通事故的发生,保障了驾驶员的人身和财产安全。
1 方案优势对比
(1)传统方案
传统的摄像头倒车装置采用MCU或ARM做主控制器。采集摄像头图像数据到显示到TFT屏上,可能需要一定的延时,即图像显示的实时性不够好;同时,这种传统的摄像头倒车装置一般只支持一路摄像头显示,一般位于汽车正后方;此外,传统的摄像头倒车装置只是将摄像头采集的图像进行显示,不支持其他的字符、图片、画点、画线、画圆以及各种图片效果的显示。
(2)基于Actel FPGA实现的方案
本文主要介绍采用高可靠性、低成本的Actel FPGA来实现倒车后视系统,通过我们的摄像头方案和TFT方案相结合可以很好的实现倒车后视。并结合Actel FPGA单芯片、上电即行、低成本、低功耗、高安全性和高可靠性的特点,为大家提供一种倒车后视的实现方案。相比于传统的倒车后视装置,我们的方案具有极大的优势,具体表现如下:
·采用Actel FPGA作为主控制器,与一般Mcu相比,系统频率更高,可达100MHz;
·基于FPGA的并行处理,使得摄像头图像显示非常流畅,实时性好;
·可支持四路摄像头分时切换显示,可全面观看汽车周围的更多事物,视觉范围更广;
·可支持字符、图片、画点、画线、画圆以及各种图片效果的显示;
·功能设计灵活,可根据用户需要定制其他功能;
·高安全性、高可靠性和固件错误免疫使得系统可以工作在较恶劣的环境中;
·摄像头和图片字符的显示可自由灵活切换,切换方式可通过外部按键切换,也可通过检测倒车与否来自动切换。
2 概述
(1)系统框图
图1是摄像头和TFT方案相结合的倒车后视应用框图。倒车后视是我们摄像头方案和TFT方案相结合的一个典型应用。通过摄像头和TFT方案的结合主要实现将摄像头采集的图像与其他特定的图片数据分时显示在TFT屏上。分时切换可通过外部按键实现,也可通过检测倒车与否来自动切换。当作摄像头显示时,通过按键或其他方式可以选择四路摄像头中的任何一路作显示。当作特定图片或字符显示时,通过MCU的特定命令可从SPI Flash中调用特定的汽车仪表图片等进行显示,同时,通过不同命令可将图片设置成多种显示效果。包括:Flash动画显示、图片左移、右移、上移、下移、对角切入、矩形扩散、十字形扩散、开门效果、盒状效果等;此外,MCu可发送特定数据和字符到TFT屏进行显示。
图1中,MCU是一个SPI主设备,通过SPI接口完成对两片FPGA的选通控制,以此来对摄像头和字符图片的显示进行切换;并根据实际需要向Actel FPGA2发送字符数据来显示字符,还可以向Actel FPGA2发送各种命令来让图片显示出各种效果:此外,该MCU还需要通过I2C接口完成对SAA7113的初始化配置。
(2)系统接口
图1中,按照接口类别划分,可以把整个系统的接口分为Actel FPGA1和Actel FPGA2接口两大类。Actel FPGA1接口包括:基本接口、SAA7113接口、SPI控制接口、SDRAM接口和TFT驱动接口。Actel FPGA2接口包括:基本接口、SPI Hash接口、SPI控制接口、SDKAM接口和TFT驱动接口。其中,两片FPGA各自的基本接口、SPI控制接口、SDRAM接口和TFT驱动接口信号相同。详细的接口信息如表1所示。
3 其体功能描述
(1)摄像头方案的功能概述
图1中。ActelFPGA1主要用于采集摄像头的图像并实时显示到TFT屏上。该FPGA去掉了初始化配置SAA7113的模块,而转交给MCU完成。但增加了一个SPI从模块,用于接收MCU的命令来使能或禁止摄像头图像的显示。芯片内部主要由YUV转RGB模块、命令解析模块、SDRAM控制器、TFT时序产生模块等构成。摄像头方案的优势特点如下:
·真正完美的单芯片、低成本解决方案;
·高效可靠的矩阵算法,保证数据实时转换;
·高速的SDRAM控制器,最高工作频率160MHz;
·支持FlashLock和AES双重加密为用户提供了独一无二的安全性:
·固件错误免疫使得系统可工作于户外、工业场合以及较恶劣的环境中,可靠性极高;
·支持四路视频信号输入,四路输入可灵活切换显示;
·根据用户需求可定制其他功能,也可将整个方案嵌入到用户系统中。
(2)TFT方案的功能概述
图1中,Actel FPGA2主要根据MCu命令读取SPI Flash中的图片进行显示,并接收MCU发送的数据或字符进行显示。与此同时,该FPGAt要通过接收MCU的命令来实现各种显示效果,包括:区域拷贝、区域更新、双缓存操作、多图层操作、2D加速、画点、画线、画圆、画矩形等。Actel FPGA2也有一个SPI从模块,用于接收MCU的命令来使能或禁止字符、图片数据的显示。芯片内部主要由命令解析模块、SPI Flash读模块、数据通道模块、MCU地址译码模块、SDRAM控制器、TFT时序产生模块等构成。TFT方案的优势特点如下:
·支持双缓存拷贝;
·支持区域拷贝和区域更新;
·支持多图层操作和2D加速;
·支持1024×768及以下的分辨率显示;
·支持硬件读取SPI Flash操作;
·支持特定颜色屏蔽;
·支持位显写和字符数据的显示;
·支持画点、画线、画圆、画矩形等操作。
4 市场应用
摄像头和TFT方案的使用在当令信息化社会中越来越被重视。摄像头的应用包括电脑上使用的摄像头、手机摄像头、娱乐设施、各种闭路监控用的摄像头、机器人图像识别器、汽车路况识别器、倒车后视、各种航天用的图像采集器等。TFT方案的应用包括广告机、电梯外呼板、医疗器件、汽车仪表等。将摄像头方案和TFT方案完美结合使得功能更加强大,应用范围极其广泛。可用于安防、工业、交通、商业、金融、体育、娱乐、军事等领域。
5 小结
本文介绍了基于Actel FPGA的摄像头和TFT的倒车后视方案,功能强大,应用广泛。敬请关注周立功公司的网站www.zlgmcu.com以获得更多的信息。我们有着一个接近30人的FPGA团队提供强有力的售后服务和技术支持,解决用户在产品使用和研发过程中遇到的困难。若有更多的需求可以与我们联系,我们将会竭诚为您服务,并请关注下期的FPGA专题技术讲座。
传统的汽车后视采用反光镜来实现,通过左右两个反光镜只能观察汽车左右两旁的事物,视觉范围比较窄,同时还存在一定的视角偏移。在倒车过程中,驾驶员只能通过反光镜观看到车后大致的车辆和路面情况,再结合自己的驾驶经验来进行倒车处理,所以。通过这种方式使得倒车极其不便。
为了能够更加清楚、全面的观看汽车正后方的车辆和路面情况,以便进行准确的倒车定位,大部分汽车增加了摄像头的倒车后视装置。通过摄像头后视可以清晰、全面、准确的观看汽车后方和两旁的车辆和路面情况,在方便倒车的同时,提高了倒车的安全系数,减少了交通事故的发生,保障了驾驶员的人身和财产安全。
1 方案优势对比
(1)传统方案
传统的摄像头倒车装置采用MCU或ARM做主控制器。采集摄像头图像数据到显示到TFT屏上,可能需要一定的延时,即图像显示的实时性不够好;同时,这种传统的摄像头倒车装置一般只支持一路摄像头显示,一般位于汽车正后方;此外,传统的摄像头倒车装置只是将摄像头采集的图像进行显示,不支持其他的字符、图片、画点、画线、画圆以及各种图片效果的显示。
(2)基于Actel FPGA实现的方案
本文主要介绍采用高可靠性、低成本的Actel FPGA来实现倒车后视系统,通过我们的摄像头方案和TFT方案相结合可以很好的实现倒车后视。并结合Actel FPGA单芯片、上电即行、低成本、低功耗、高安全性和高可靠性的特点,为大家提供一种倒车后视的实现方案。相比于传统的倒车后视装置,我们的方案具有极大的优势,具体表现如下:
·采用Actel FPGA作为主控制器,与一般Mcu相比,系统频率更高,可达100MHz;
·基于FPGA的并行处理,使得摄像头图像显示非常流畅,实时性好;
·可支持四路摄像头分时切换显示,可全面观看汽车周围的更多事物,视觉范围更广;
·可支持字符、图片、画点、画线、画圆以及各种图片效果的显示;
·功能设计灵活,可根据用户需要定制其他功能;
·高安全性、高可靠性和固件错误免疫使得系统可以工作在较恶劣的环境中;
·摄像头和图片字符的显示可自由灵活切换,切换方式可通过外部按键切换,也可通过检测倒车与否来自动切换。
2 概述
(1)系统框图
图1是摄像头和TFT方案相结合的倒车后视应用框图。倒车后视是我们摄像头方案和TFT方案相结合的一个典型应用。通过摄像头和TFT方案的结合主要实现将摄像头采集的图像与其他特定的图片数据分时显示在TFT屏上。分时切换可通过外部按键实现,也可通过检测倒车与否来自动切换。当作摄像头显示时,通过按键或其他方式可以选择四路摄像头中的任何一路作显示。当作特定图片或字符显示时,通过MCU的特定命令可从SPI Flash中调用特定的汽车仪表图片等进行显示,同时,通过不同命令可将图片设置成多种显示效果。包括:Flash动画显示、图片左移、右移、上移、下移、对角切入、矩形扩散、十字形扩散、开门效果、盒状效果等;此外,MCu可发送特定数据和字符到TFT屏进行显示。
图1中,MCU是一个SPI主设备,通过SPI接口完成对两片FPGA的选通控制,以此来对摄像头和字符图片的显示进行切换;并根据实际需要向Actel FPGA2发送字符数据来显示字符,还可以向Actel FPGA2发送各种命令来让图片显示出各种效果:此外,该MCU还需要通过I2C接口完成对SAA7113的初始化配置。
(2)系统接口
图1中,按照接口类别划分,可以把整个系统的接口分为Actel FPGA1和Actel FPGA2接口两大类。Actel FPGA1接口包括:基本接口、SAA7113接口、SPI控制接口、SDRAM接口和TFT驱动接口。Actel FPGA2接口包括:基本接口、SPI Hash接口、SPI控制接口、SDKAM接口和TFT驱动接口。其中,两片FPGA各自的基本接口、SPI控制接口、SDRAM接口和TFT驱动接口信号相同。详细的接口信息如表1所示。
3 其体功能描述
(1)摄像头方案的功能概述
图1中。ActelFPGA1主要用于采集摄像头的图像并实时显示到TFT屏上。该FPGA去掉了初始化配置SAA7113的模块,而转交给MCU完成。但增加了一个SPI从模块,用于接收MCU的命令来使能或禁止摄像头图像的显示。芯片内部主要由YUV转RGB模块、命令解析模块、SDRAM控制器、TFT时序产生模块等构成。摄像头方案的优势特点如下:
·真正完美的单芯片、低成本解决方案;
·高效可靠的矩阵算法,保证数据实时转换;
·高速的SDRAM控制器,最高工作频率160MHz;
·支持FlashLock和AES双重加密为用户提供了独一无二的安全性:
·固件错误免疫使得系统可工作于户外、工业场合以及较恶劣的环境中,可靠性极高;
·支持四路视频信号输入,四路输入可灵活切换显示;
·根据用户需求可定制其他功能,也可将整个方案嵌入到用户系统中。
(2)TFT方案的功能概述
图1中,Actel FPGA2主要根据MCu命令读取SPI Flash中的图片进行显示,并接收MCU发送的数据或字符进行显示。与此同时,该FPGAt要通过接收MCU的命令来实现各种显示效果,包括:区域拷贝、区域更新、双缓存操作、多图层操作、2D加速、画点、画线、画圆、画矩形等。Actel FPGA2也有一个SPI从模块,用于接收MCU的命令来使能或禁止字符、图片数据的显示。芯片内部主要由命令解析模块、SPI Flash读模块、数据通道模块、MCU地址译码模块、SDRAM控制器、TFT时序产生模块等构成。TFT方案的优势特点如下:
·支持双缓存拷贝;
·支持区域拷贝和区域更新;
·支持多图层操作和2D加速;
·支持1024×768及以下的分辨率显示;
·支持硬件读取SPI Flash操作;
·支持特定颜色屏蔽;
·支持位显写和字符数据的显示;
·支持画点、画线、画圆、画矩形等操作。
4 市场应用
摄像头和TFT方案的使用在当令信息化社会中越来越被重视。摄像头的应用包括电脑上使用的摄像头、手机摄像头、娱乐设施、各种闭路监控用的摄像头、机器人图像识别器、汽车路况识别器、倒车后视、各种航天用的图像采集器等。TFT方案的应用包括广告机、电梯外呼板、医疗器件、汽车仪表等。将摄像头方案和TFT方案完美结合使得功能更加强大,应用范围极其广泛。可用于安防、工业、交通、商业、金融、体育、娱乐、军事等领域。
5 小结
本文介绍了基于Actel FPGA的摄像头和TFT的倒车后视方案,功能强大,应用广泛。敬请关注周立功公司的网站www.zlgmcu.com以获得更多的信息。我们有着一个接近30人的FPGA团队提供强有力的售后服务和技术支持,解决用户在产品使用和研发过程中遇到的困难。若有更多的需求可以与我们联系,我们将会竭诚为您服务,并请关注下期的FPGA专题技术讲座。