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(多图) 新型智能化倒车雷达主控芯片设计

成都国腾微电子有限公司?? 2008年09月10日 ?? 收藏0

  1 引言

  随着汽车普及率的逐年增加,消费者在将汽车作为交通运输工具的同时,对汽车配置有了更多的要求,尤其是对舒适性和安全性提出了更高的要求。对于很多司机尤其是新手来说,倒车无疑是件非常头痛的事,倒车雷达正好可以帮司机解决这个难题,因此越来越多的商家进入了这个市场。从目前市场情况看,国内倒车雷达生产厂家都是使用单片机配合外围运放、锁相环电路完成超声波测距并提供报警的工作,缺乏单芯片方案,而使用单片机方案要求生产厂家必须具备开发软硬件的能力,而且利用软件控制存在不稳定的因素。如果能用专用芯片实现整个系统功能,对倒车雷达生产商来说,不仅能降低开发和生产成本,对整机的可靠性也有很大提高。

  目前,成都国腾微电子有限公司已率先推出芯片级倒车雷达解决方案。

  2:系统概述

  2.1 系统框图

芯片管脚图示

图1 芯片管脚图示

系统内部结构框图

图2 系统内部结构框图

  2.2 功能概述

  系统提供4个超声波探头接口,接收到反射回来的信号后,根据发送和接收的时间差判断障碍物距离的危险等级,输出相应报警信号。报警信号编码后采用双线差分方式输出,输出信号的内容包括:各探头检测到的障碍物距离的危险等级、最近障碍物的方位、最近障碍物的距离值和附加消息。

  2.3 接口协议

  报警信号采用双线差分串行输出的方式,目的是提高传输信号在长距离和强干扰环境下的传输正确性。双线差分传输具体格式是:ALOUTP输出实际需要的信号,ALOUTN 则输出与ALOUTP相反的电平信号。

  2.3.1 倒车模式

  报警信号以数据包格式输出,每个数据包包括3个字节,格式和内容如下所述:

  第一个字节:第一字节高四位为起始标志,用于说明此报警数据是倒车模式下的数据还是扒车模式下的数据,倒车模式是“0101”,扒车模式是“1010”。倒车模式下数据格式如图3所示,第一字节的低2两位用于输出附加消息,输出数据指示1或4探头是否进入环境适应模式,S1表示探头1是否进入环境适应模式,“1”表示进入环境适应模式,“0”表示正常倒车模式;S4表示探头2是否进入环境适应模式,“1”表示进入环境适应模式,“0”表示正常倒车模式。低4位SX1和低3位SX0表示最近障碍物的方位,00表示是探头1方向,01表示是探头2方向,10表示是探头3方向,11表示是探头4方向。

第一字节数据格式

图3 第一字节数据格式

  第二个字节:如图4所示,SXA和SXB表示X号探头检测到的障碍物的危险等级,危险等级分为安全、警告、危险、停车4级,分别用00、01、10、11 表示。例如第二字节数据为“10010000”,表示第一个探头检测到危险状态,第二个探头检测到警告状态,第三和第四个探头为安全状态。

第二字节数据格式

图4 第二字节数据格式

  第三字节:第三字节输出最近障碍物的距离值,数据格式如图5所示,DA1DA0表示最近障碍物距离的第一位数据,按BCD编码,最大值为3;DB0~DB3表示最近障碍物距离的第二位数据,按BCD编码,最大值为9;DC0表示第三位数据,0表示0,1表示5。

第三字节数据格式

图5 第三字节数据格式

  2.3.2 防扒车模式

  防扒车模式下,输出的数据包也包括3个字节,但只有第一个字节为有效数据,后两个字节无效,固定为‘0x00’。该数据包第一字节的数据格式如图6所示,高四位为起始标志,用于说明此报警数据是倒车模式下的数据还是防扒车模式下的数据,倒车模式是“0101”,扒车模式是“1010”。低四位指示方位,SX位为1则表示X号探头检测到近距离障碍物,SX为0则表示没有检测到近距离障碍物。

防扒车模式报警数据格式

图6 防扒车模式报警数据格式

  3 智能化原理

  3.1 防声波衍射处理

  由于声波传输的特性,声波会出现未经实际物体反射就直接回到探头被检测到,造成处理器认为是实际发射接收到的信号,直接导致误报。但声波衍射的干扰强度很难达到实际物体有效反射的超声波强度,所以可通过识别来判断。硬件一旦判定收到的超声波信号是声波衍射返回的信号,则自动忽略该结果,芯片继续等待在固定时间△T内是否有有效反射波,有则进行处理,没有则转入下一探头的驱动。

  3.2 智能识别处理

  由于地面上的小物体,比如砖块,石块,水果都会造成超声波的反射,并让探头检测到。而这些物体并不影响车辆的倒车操作,所以实际上是一种误报现象。所以硬件要对这种情况进行处理,提高报警的准确性。


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智能化? 倒车雷达? GM3101?

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