基于ARM+DSP的汽车视频黑匣子系统的设计和实现

摘要

汽车黑匣子(又名汽车行驶记录仪)是用于监测、记录汽车在行驶中各状态和数据的智能装置，为分析、判断汽车驾驶状态和处理交通事故提供可靠的科学依据。本文所介绍的基于ARM(Advanced RISC Machines)+DSP(Digital SignalProcessor)的汽车视频黑匣子系统是从以前的设计方案发展而来。它除了按照国家标准，对汽车的行驶状态的数据(如速度、时间、疲劳驾驶记录、各种控制的开关量等)进行实时保存外，与同类产品相比，还更加注重视频方面特有的功能。它能同时记录汽车事故发生前后一段时间的三路视频图像数据、一路音频数据，并能回放所保存的音视频数据。此系统所记录事故发生时的图像、声音，以及其它记录，在事故处理时比传统黑匣子的记录更有说服力和可信度。因此，该系统具有很高的实用价值，研制该系统也就具有重要的意义。 该系统采用目前业界公认的处理事务能力超强的ARM9作为主控制器，负责处理系统的综合事务，并协调各模块间的工作；采用专注于图像处理的DSP处理器作为协控制器，专门负责处理音视频数据，采用H.263压缩算法对采集的多路视频流进行实时压缩，然后保存到CF卡存储器中。 本文从软硬件两方面来描述整个系统设计。在硬件方面主要按功能模块的划分来介绍该系统的硬件组成，以及一些关键的技术细节；在软件方面主要是列出了整个系统中的关键的软件流程图，以阐明整个系统的软件设计思想。最后着重讲述了该系统的实现，形成一个很实用的样机。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：修改提钢

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究技术状况

1.3本论文研究的内容

1.4本人所做的工作

1.5本论文内容安排

第二章汽车视频黑匣子系统几种方案的比较

2.1基于小波变换的图像压缩的汽车视频黑匣子设计

2.1.1设计概述

2.1.2系统原理

2.1.3设计方案的不足之处

2.2基于ARM+IME6400的汽车视频黑匣子的设计

2.2.1设计概述

2.2.2系统原理

2.2.3设计方案的优缺点

2.3基于ARM+DSP的汽车视频黑匣子的设计

2.3.1设计方案的背景

2.3.2设计方案的优点

第三章相关技术及标准

3.1 ARM体系结构

3.1.1 ARM体系结构

3.1.2 ARM9的5级流水线

3.1.3 ARM的AMBA接口

3.1.4 ARM微处理器的指令结构

3.2 DSP的特点

3.2.1采用专用的硬件乘法器

3.2.2修正的哈佛结构

3.2.3流水线操作

3.3 H.263编码标准

3.3.1 H.263编码基本的数据结构

3.3.2 H.263编码的基本框架

3.3.3离散余弦变化(DCT)

3.3.4量化与反量化

3.3.5熵编码

3.3.4运动估计与补偿

3.4汽车行驶记录仪国家标准的基本规定

第四章系统的硬件设计

4.1系统原理

4.2主控制模块(ARM9)

4.2.1主控制器S3C2410A简介

4.2.2主控制器要实现的功能

4.2.3 S3C2410A存储空间的分配

4.3子控制模块(DSP)

4.3.1子控制器DM642简介

4.3.2 DM642要实现的功能

4.3.3 DM642外部存储空间的分配

4.4采集模块

4.4.1视频数据流采集

4.4.2音频数据流采集

4.4.3汽车行驶特征数据的采集

4.5数据存储模块

4.5.1以S3C2410A为中心的存储器

4.5.2以DM642为中心的存储器

4.6人机交互模块

4.6.1 4×2小键盘

4.6.2字符液晶屏

4.6.3监视屏

4.7系统对外接口

4.7.1 USB

4.7.2 RS232

4.7.3微打印机接口

4.8供电模块设计与处理

4.8.1引入有隔离特性的DC-DC模块

4.8.2 ARM板的电源供给

4.8.3 DSP板的电源供给

第五章系统的软件设计

5.1 ARM工作流程

5.1.1主流程图

5.1.2采集任务和正常保存任务流程图

5.1.3事故疑点数据保存任务

5.2 DSP视频处理流程

第六章样机的外观设计及系统测试

6.1样机的外观设计

6.1.1人机交互部分与系统主体部分的分离

6.1.2人机交互部分的改进

6.1.3系统主体部分的改进

6.2系统测试

第七章总结与展望

7.1本文总结

7.2进一步改进

7.2.1采用H.264压缩算法

7.2.2采用带触摸的液晶屏

7.2.3引入GPS功能

7.3广阔的市场前景

参考文献

附录

致谢

个人简历