汽车倒车信息系统的研究

论文摘要

汽车是人们日常生活中重要的交通工具,随着电子技术和软件技术的发展,特别是嵌入式微处理器技术的突飞猛进和嵌入式操作系统的出现,车载电子产品无论是从功能、性能还是人机界面上,都有了质的飞跃,车载电子产品上也开始了使用高级的嵌入式微处理器和嵌入式操作系统。本文就是在这一背景之下,提出了一种基于嵌入式操作系统的新型倒车信息系统设计方案。本文设计了以ARM9为主控芯片、嵌入式Linux为操作系统、QT/E为GUI,通过USB摄像头采集车后实时图像信息并用超声波时间渡越法检测车后障碍物距离的倒车信息系统。与以往倒车信息系统不同的是该系统以嵌入式Linux作为主控系统,并通过在嵌入式Linux上运行的QT/E应用程序把摄像头采集到的视频信息和测距模块检测到的障碍物距离数据在LCD上实时显示出来,并具有对驾驶员和路人的语音预警功能,同时向驾驶员提供了控制预警语音的功能按钮。本文首先根据倒车信息系统国内外的研究现状和发展水平,提出了研究目的和主要研究内容。接下来研究了系统的总体硬件构成、超声波测距模块的构成、超声波测距的原理、所采用的嵌入式操作系统以及GUI。接下来,根据系统的总体构成,对系统各硬件模块进行了研究,重点研究了主系统的三大接口—LCD接口、音频接口和USB接口,然后对超声波测距模块的硬件做了研究。最后,研究了系统软件和应用软件的设计。系统软件部分研究的是嵌入式系统的移植,重点研究了基于QT/E的根文件系统的制作和移植。应用软件部分研究了超声波测距模块软件的设计、V4L2视频采集程序的设计、Linux串口通信程序的设计、Linux下PWM定时器驱动的设计以及语音预警程序的设计,然后重点研究了系统的QT/E图形界面应用程序的设计并对系统设计好之后的运行效果进行了验证。经实验,系统软硬件运行良好,QT/E GUI应用程序运行流畅,能满足倒车时的实时性要求。在本文的最后还对所使用的超声波测距模块进行了数据实测和误差分析。经实验,超声波测距模块的测量误差在倒车允许的范围之内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究水平和发展现状
• 1.3 本研究的目的和主要研究内容及创新点
• 1.4 本文的内容安排
• 第2章 倒车信息系统的系统构建
• 2.1 系统硬件设计方案
• 2.2 超声波测距模块构成
• 2.2.1 超声波测距模块控制方案选择
• 2.2.2 超声波测距原理
• 2.2.3 超声波测距模块的硬件框图
• 2.3 嵌入式操作系统的选择
• 2.4 GUI的选择
• 第3章 倒车信息系统硬件的设计
• 3.1 嵌入式系统硬件设计
• 3.1.1 显示和触摸屏电路
• 3.1.2 音频电路
• 3.1.3 USB接口电路
• 3.2 超声波测距模块电路设计
• 3.2.1 主控芯片电路
• 3.2.2 超声波发射电路
• 3.2.3 超声波接收电路
• 第4章 倒车信息系统软件的设计
• 4.1 嵌入式系统的构建
• 4.1.1 Bootloader和Linux内核的移植
• 4.1.2 根文件系统制作及QT/E移植
• 4.2 超声波测距软件设计
• 4.2.1 测距软件总体设计
• 4.2.2 中断程序设计
• 4.3 视频采集程序设计
• 4.3.1 V4L2视频采集接口
• 4.3.2 系统视频采集程序设计
• 4.4 串口通信程序设计
• 4.4.1 串口通信协议
• 4.4.2 系统Linux串口通信程序设计
• 4.5 PWM定时器驱动程序设计
• 4.5.1 Linux设备驱动简介
• 4.5.2 系统PWM定时器驱动程序设计
• 4.6 音频预警程序设计
• 第5章 QT/E程序设计和系统运行结果及分析
• 5.1 QT/E应用程序设计
• 5.1.1 系统的QT图形界面设计
• 5.1.2 基于QT GUI的实时视频显示程序设计
• 5.1.3 距离数据在QT GUI上的显示程序设计
• 5.1.4 QT音频预警程序设计
• 5.1.5 QT应用程序关闭事件处理器的重新实现
• 5.2 系统实物组成
• 5.3 QT图形界面应用程序实际运行效果
• 5.4 测距模块实验结果及分析
• 5.4.1 测距模块在GtkTerm下的输出
• 5.4.2 测距模块的实测数据及误差分析
• 第6章 总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 进一步工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文