基于Actel FPGA的倒車后視方案

伴隨著汽車電子行業的飛速發展，倒車后視系統在生活中隨處可見，且隨著時間的推移，普及程度將會越來越廣。同時，人們對視覺效果的不斷追求也促使了汽車后視系統的進一步發展。

傳統的汽車后視采用反光鏡來實現，通過左右兩個反光鏡只能觀察汽車左右兩旁的事物，視覺范圍比較窄，同時還存在一定的視角偏移。在倒車過程中，駕駛員只能通過反光鏡觀看到車后大致的車輛和路面情況，再結合自己的駕駛經驗來進行倒車處理，所以。通過這種方式使得倒車極其不便。

為了能夠更加清楚、全面的觀看汽車正后方的車輛和路面情況，以便進行準確的倒車定位，大部分汽車增加了攝像頭的倒車后視裝置。通過攝像頭后視可以清晰、全面、準確的觀看汽車后方和兩旁的車輛和路面情況，在方便倒車的同時，提高了倒車的安全系數，減少了交通事故的發生，保障了駕駛員的人身和財產安全。

1 方案優勢對比

(1)傳統方案

傳統的攝像頭倒車裝置采用MCU或ARM做主控制器。采集攝像頭圖像數據到顯示到TFT屏上，可能需要一定的延時，即圖像顯示的實時性不夠好;同時，這種傳統的攝像頭倒車裝置一般只支持一路攝像頭顯示，一般位于汽車正后方;此外，傳統的攝像頭倒車裝置只是將攝像頭采集的圖像進行顯示，不支持其他的字符、圖片、畫點、畫線、畫圓以及各種圖片效果的顯示。

(2)基于Actel FPGA實現的方案

本文主要介紹采用高可靠性、低成本的Actel FPGA來實現倒車后視系統，通過我們的攝像頭方案和TFT方案相結合可以很好的實現倒車后視。并結合Actel FPGA單芯片、上電即行、低成本、低功耗、高安全性和高可靠性的特點，為大家提供一種倒車后視的實現方案。相比于傳統的倒車后視裝置，我們的方案具有極大的優勢，具體表現如下:

·采用Actel FPGA作為主控制器，與一般Mcu相比，系統頻率更高，可達100MHz;

·基于FPGA的并行處理，使得攝像頭圖像顯示非常流暢，實時性好;

·可支持四路攝像頭分時切換顯示，可全面觀看汽車周圍的更多事物，視覺范圍更廣;

·可支持字符、圖片、畫點、畫線、畫圓以及各種圖片效果的顯示;

·功能設計靈活，可根據用戶需要定制其他功能;

·高安全性、高可靠性和固件錯誤免疫使得系統可以工作在較惡劣的環境中;

·攝像頭和圖片字符的顯示可自由靈活切換，切換方式可通過外部按鍵切換，也可通過檢測倒車與否來自動切換。

2 概述

(1)系統框圖

圖1是攝像頭和TFT方案相結合的倒車后視應用框圖。倒車后視是我們攝像頭方案和TFT方案相結合的一個典型應用。通過攝像頭和TFT方案的結合主要實現將攝像頭采集的圖像與其他特定的圖片數據分時顯示在TFT屏上。分時切換可通過外部按鍵實現，也可通過檢測倒車與否來自動切換。當作攝像頭顯示時，通過按鍵或其他方式可以選擇四路攝像頭中的任何一路作顯示。當作特定圖片或字符顯示時，通過MCU的特定命令可從SPI Flash中調用特定的汽車儀表圖片等進行顯示，同時，通過不同命令可將圖片設置成多種顯示效果。包括:Flash動畫顯示、圖片左移、右移、上移、下移、對角切入、矩形擴散、十字形擴散、開門效果、盒狀效果等;此外，MCu可發送特定數據和字符到TFT屏進行顯示。

圖1中，MCU是一個SPI主設備，通過SPI接口完成對兩片FPGA的選通控制，以此來對攝像頭和字符圖片的顯示進行切換;并根據實際需要向Actel FPGA2發送字符數據來顯示字符，還可以向Actel FPGA2發送各種命令來讓圖片顯示出各種效果:此外，該MCU還需要通過I2C接口完成對SAA7113的初始化配置。

(2)系統接口

圖1中，按照接口類別劃分，可以把整個系統的接口分為Actel FPGA1和Actel FPGA2接口兩大類。Actel FPGA1接口包括:基本接口、SAA7113接口、SPI控制接口、SDRAM接口和TFT驅動接口。Actel FPGA2接口包括:基本接口、SPI Hash接口、SPI控制接口、SDKAM接口和TFT驅動接口。其中，兩片FPGA各自的基本接口、SPI控制接口、SDRAM接口和TFT驅動接口信號相同。詳細的接口信息如表1所示。

3 其體功能描述

(1)攝像頭方案的功能概述

圖1中。ActelFPGA1主要用于采集攝像頭的圖像并實時顯示到TFT屏上。該FPGA去掉了初始化配置SAA7113的模塊，而轉交給MCU完成。但增加了一個SPI從模塊，用于接收MCU的命令來使能或禁止攝像頭圖像的顯示。芯片內部主要由YUV轉RGB模塊、命令解析模塊、SDRAM控制器、TFT時序產生模塊等構成。攝像頭方案的優勢特點如下:

·真正完美的單芯片、低成本解決方案;

·高效可靠的矩陣算法，保證數據實時轉換;

·高速的SDRAM控制器，最高工作頻率160MHz;

·支持FlashLock和AES雙重加密為用戶提供了獨一無二的安全性:

·固件錯誤免疫使得系統可工作于戶外、工業場合以及較惡劣的環境中，可靠性極高;

·支持四路視頻信號輸入，四路輸入可靈活切換顯示;

·根據用戶需求可定制其他功能，也可將整個方案嵌入到用戶系統中。

(2)TFT方案的功能概述

圖1中，Actel FPGA2主要根據MCu命令讀取SPI Flash中的圖片進行顯示，并接收MCU發送的數據或字符進行顯示。與此同時，該FPGAt要通過接收MCU的命令來實現各種顯示效果，包括:區域拷貝、區域更新、雙緩存操作、多圖層操作、2D加速、畫點、畫線、畫圓、畫矩形等。Actel FPGA2也有一個SPI從模塊，用于接收MCU的命令來使能或禁止字符、圖片數據的顯示。芯片內部主要由命令解析模塊、SPI Flash讀模塊、數據通道模塊、MCU地址譯碼模塊、SDRAM控制器、TFT時序產生模塊等構成。TFT方案的優勢特點如下:

·支持雙緩存拷貝;

·支持區域拷貝和區域更新;

·支持多圖層操作和2D加速;

·支持1024×768及以下的分辨率顯示;

·支持硬件讀取SPI Flash操作;

·支持特定顏色屏蔽;

·支持位顯寫和字符數據的顯示;

·支持畫點、畫線、畫圓、畫矩形等操作。

4 市場應用

攝像頭和TFT方案的使用在當令信息化社會中越來越被重視。攝像頭的應用包括電腦上使用的攝像頭、手機攝像頭、娛樂設施、各種閉路監控用的攝像頭、機器人圖像識別器、汽車路況識別器、倒車后視、各種航天用的圖像采集器等。TFT方案的應用包括廣告機、電梯外呼板、醫療器件、汽車儀表等。將攝像頭方案和TFT方案完美結合使得功能更加強大，應用范圍極其廣泛。可用于安防、工業、交通、商業、金融、體育、娛樂、軍事等領域。

5 小結

本文介紹了基于Actel FPGA的攝像頭和TFT的倒車后視方案，功能強大，應用廣泛。敬請關注周立功公司的網站www.zlgmcu.com以獲得更多的信息。我們有著一個接近30人的FPGA團隊提供強有力的售后服務和技術支持，解決用戶在產品使用和研發過程中遇到的困難。若有更多的需求可以與我們聯系，我們將會竭誠為您服務，并請關注下期的FPGA專題技術講座。