基于CAN总线的高性能倒车雷达设计
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基于 !"# 总线的高性能倒车雷达设计
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黄 斌 贺继林 何清华 彭南华 刘鹏飞 蒋海华 !中南大学机电工程学院 " 湖南 长沙 $%&&’(#
图% 倒车雷达系统硬件结构图
主控制器根据所接收到的数据进行距离显示 ! 分级报警 ! 并 且在自制动功能开启的情况下以及倒车过程中 ! 当传感器测得 障碍物距离小于危险距离时 ! 启动汽车自制动系统 ! 完成汽车的 主动安全控制 ! 以免由于司机疲劳和反应时间过长等造成安全 事故 "
摘 要
介绍了超声波测距原理 " 设计了基 于 飞 利 浦 !31DC3E $3’F!GH’ 单 片 机 技 术 和 倒 车 雷 达 主 控 芯 片 AB(%&% 的 高 性 能 倒车雷达 " 提出了通过 !"# 总线实现倒车雷达与车体主控制器之间数据传递的方案 % 通过与车体其他仪表之间的数据共 享 " 结合插值计算 " 提高了倒车雷达系统的检测精度 & 单片机通过 !"# 总线向主控制器发送检测数据 " 主控制器经过判断 可主动启动并完成车体的制动动作 % 关键词 ’ 超声波 " 倒车雷达 " 单片机 " 插值计算 "!"# 总线 #$%&’()& N2* O4,.7,O9* /0 @9:46+/.,7 :*9*5*:*4,.- ,+ ,.:4/=@7*= 6.= :2* 2,-2 O*40/456.7* @9:46+/.,7 46.-* 0,.=*4 0/4 O64>,.- P6+ =*+,-.*= Q6+*= /. 31DC3E 3’F!GH’ 5,74/7/.:4/99*4 :*72./9/-RS" >,.= /0 =6:6 :46.+5,++,/. O96. Q*:P**. :2* 0,.=*4 0/4 O64>,.- 6.= 56,. 7/.:4/99*4 QR :2* !"# Q@+ P6+ O4/O/+*=KN2* 5*6+@4* 677@467R /0 :2* 0,.=*4 0/4 O64>,.- P6+ 46,+*= QR +264* =6:6 P,:2 /:2*4 ,.+:4@5*.:+ /0 :2* 764 6.= 7/5Q,.* :/ O@: :2* T69@* 7697@96:,/.KN2* 5,74/7/.:4/99*4+ :46.+5,: =6:6 :/ :2* 56,. 7/.:4/99*4 QR :2* !"# Q@+U:2* 56,. 7/.:4/99*4 76. +:64:V@O 6.= 0,.,+2 :2* Q46>* 67:,/. ,.,:,6:,T*9R 60:*4 *+:,56:,.-S *+,-.’/%W@9:46+/.,7U46.-* 0,.=*4 0/4 O64>,.-U5,74/7/.:4/99*4U:2* ,.:*4O/96:,/. 7/@.:+U!"# Q@+ 超声波倒车雷达是一种运用超声测距原理 ! 结合单片机智 能控制技术的汽车安全辅助装置 " 因其具有信息处理简单 # 价格 低廉 # 硬件容易实现并且不受可见光限制等突出优点 ! 而在中高 档轿车中得到了广泛运用 " 但目前的主流产品仅限于独立的控 制单元 ! 无法与汽车的数字信息平台接轨 ! 因而也不可能实现各 种检测数据的共享 " 围绕汽车电控检测单元的集中控制和数据 总线信息共享技术 ! 可以明显提高电控单元的综合性能 ! 具有良 好的发展和应用前景 " 本系统将单片机技术与超声波脉冲测距 技 术 #传 感 器 技 术 等 相 结 合 !可 检 测 倒 车 中 ! 障 碍 物 与 车 体 之 间 的距离 " 通过液晶屏显示距离 ! 并根据障碍物到车体的距离远近 进行实时分级报警 " 倒车雷达系统通过 !"# 总线与汽车的数字 化平台接轨 ! 通过数据共享来实现检测系统的自校正 ! 并能够向 车体主控制器发送信号 ! 通过主控制器控制汽车自制动 " 用 一 套 子 控 制 系 统 进 行 控 制 ! 并 通 过 !"# 总 线 经 接 口 芯 片 3!"’I!IG& 驱 动 将 数 据 传 输 到 主 控 制 器 " 子 控 制 器 中 AB(%&% 用于超声脉 冲 测 距 $3’F!GH’ 单 片 机 主 要 用 于 提 高 系 统的检测精度 % ! 利用主控制器传送过来的温度参数等环境因 素 ! 修 正 超 声 波 的 传 播 速 度 $" 在 自 校 正 过 程 中 ! 对 比 距 离 测 量 值与真实值进行插值计算 ! 对测量值进行修正 " 在 3!"’I!IG& 与 3’F!GH’ 之 间 还 用 了 $ 个 高 速 线 性 光 耦 J#%(F 进 行 隔 离 ! 有效地防止汽车在恶劣工作环境下的瞬态干扰 ! 确保数据传输 的准确性 "
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系统的结构和功能 超声测距方法主要有幅值检测法 # 相位检测法和脉冲测距
法等 " 相位检测法精度较高 ! 但检测范围有限 $ 幅值检测法则易 受反射波的影响 " 本设计中 ! 我们采用脉冲法进行测距 " 由于现代汽车电控系统中多采用 !"# 总线进行连接 ! 本系 统 采 用 !"# 总 线 实 现 倒 车 雷 达 系 统 与 车 体 主 控 制 系 统 的 数 字 化平台接轨 " 本系统基于超声波脉冲测距原理 ! 采用成都国腾微电子有 限公司研发的倒车雷达主控芯片 AB(%&% 进行障碍物探测 " 传 感器布局采用前二后四的典型方式 ! 即前保险杠两端各一个传 感器检测前方障碍物 ! 后保险杠上均布四个传感器检测倒车时 车尾的障碍情况 " 应用 31CDC3E 3’F!GH’ 单片机为控制核心 ! 实现倒车系统与车体主电控系统的数据共享 ! 完成系统的分级 报 警 !检 测 系 统 自 校 正 !距 离 显 示 功 能 !并 在 前 方 距 离 小 于 危 险 距离时 ! 向主控系统发送自制动信号 ! 通过主控系统完成汽车的 主动安全保护功能 "
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图% 倒车雷达系统硬件结构图
主控制器根据所接收到的数据进行距离显示 ! 分级报警 ! 并 且在自制动功能开启的情况下以及倒车过程中 ! 当传感器测得 障碍物距离小于危险距离时 ! 启动汽车自制动系统 ! 完成汽车的 主动安全控制 ! 以免由于司机疲劳和反应时间过长等造成安全 事故 "
摘 要
介绍了超声波测距原理 " 设计了基 于 飞 利 浦 !31DC3E $3’F!GH’ 单 片 机 技 术 和 倒 车 雷 达 主 控 芯 片 AB(%&% 的 高 性 能 倒车雷达 " 提出了通过 !"# 总线实现倒车雷达与车体主控制器之间数据传递的方案 % 通过与车体其他仪表之间的数据共 享 " 结合插值计算 " 提高了倒车雷达系统的检测精度 & 单片机通过 !"# 总线向主控制器发送检测数据 " 主控制器经过判断 可主动启动并完成车体的制动动作 % 关键词 ’ 超声波 " 倒车雷达 " 单片机 " 插值计算 "!"# 总线 #$%&’()& N2* O4,.7,O9* /0 @9:46+/.,7 :*9*5*:*4,.- ,+ ,.:4/=@7*= 6.= :2* 2,-2 O*40/456.7* @9:46+/.,7 46.-* 0,.=*4 0/4 O64>,.- P6+ =*+,-.*= Q6+*= /. 31DC3E 3’F!GH’ 5,74/7/.:4/99*4 :*72./9/-RS" >,.= /0 =6:6 :46.+5,++,/. O96. Q*:P**. :2* 0,.=*4 0/4 O64>,.- 6.= 56,. 7/.:4/99*4 QR :2* !"# Q@+ P6+ O4/O/+*=KN2* 5*6+@4* 677@467R /0 :2* 0,.=*4 0/4 O64>,.- P6+ 46,+*= QR +264* =6:6 P,:2 /:2*4 ,.+:4@5*.:+ /0 :2* 764 6.= 7/5Q,.* :/ O@: :2* T69@* 7697@96:,/.KN2* 5,74/7/.:4/99*4+ :46.+5,: =6:6 :/ :2* 56,. 7/.:4/99*4 QR :2* !"# Q@+U:2* 56,. 7/.:4/99*4 76. +:64:V@O 6.= 0,.,+2 :2* Q46>* 67:,/. ,.,:,6:,T*9R 60:*4 *+:,56:,.-S *+,-.’/%W@9:46+/.,7U46.-* 0,.=*4 0/4 O64>,.-U5,74/7/.:4/99*4U:2* ,.:*4O/96:,/. 7/@.:+U!"# Q@+ 超声波倒车雷达是一种运用超声测距原理 ! 结合单片机智 能控制技术的汽车安全辅助装置 " 因其具有信息处理简单 # 价格 低廉 # 硬件容易实现并且不受可见光限制等突出优点 ! 而在中高 档轿车中得到了广泛运用 " 但目前的主流产品仅限于独立的控 制单元 ! 无法与汽车的数字信息平台接轨 ! 因而也不可能实现各 种检测数据的共享 " 围绕汽车电控检测单元的集中控制和数据 总线信息共享技术 ! 可以明显提高电控单元的综合性能 ! 具有良 好的发展和应用前景 " 本系统将单片机技术与超声波脉冲测距 技 术 #传 感 器 技 术 等 相 结 合 !可 检 测 倒 车 中 ! 障 碍 物 与 车 体 之 间 的距离 " 通过液晶屏显示距离 ! 并根据障碍物到车体的距离远近 进行实时分级报警 " 倒车雷达系统通过 !"# 总线与汽车的数字 化平台接轨 ! 通过数据共享来实现检测系统的自校正 ! 并能够向 车体主控制器发送信号 ! 通过主控制器控制汽车自制动 " 用 一 套 子 控 制 系 统 进 行 控 制 ! 并 通 过 !"# 总 线 经 接 口 芯 片 3!"’I!IG& 驱 动 将 数 据 传 输 到 主 控 制 器 " 子 控 制 器 中 AB(%&% 用于超声脉 冲 测 距 $3’F!GH’ 单 片 机 主 要 用 于 提 高 系 统的检测精度 % ! 利用主控制器传送过来的温度参数等环境因 素 ! 修 正 超 声 波 的 传 播 速 度 $" 在 自 校 正 过 程 中 ! 对 比 距 离 测 量 值与真实值进行插值计算 ! 对测量值进行修正 " 在 3!"’I!IG& 与 3’F!GH’ 之 间 还 用 了 $ 个 高 速 线 性 光 耦 J#%(F 进 行 隔 离 ! 有效地防止汽车在恶劣工作环境下的瞬态干扰 ! 确保数据传输 的准确性 "
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系统的结构和功能 超声测距方法主要有幅值检测法 # 相位检测法和脉冲测距
法等 " 相位检测法精度较高 ! 但检测范围有限 $ 幅值检测法则易 受反射波的影响 " 本设计中 ! 我们采用脉冲法进行测距 " 由于现代汽车电控系统中多采用 !"# 总线进行连接 ! 本系 统 采 用 !"# 总 线 实 现 倒 车 雷 达 系 统 与 车 体 主 控 制 系 统 的 数 字 化平台接轨 " 本系统基于超声波脉冲测距原理 ! 采用成都国腾微电子有 限公司研发的倒车雷达主控芯片 AB(%&% 进行障碍物探测 " 传 感器布局采用前二后四的典型方式 ! 即前保险杠两端各一个传 感器检测前方障碍物 ! 后保险杠上均布四个传感器检测倒车时 车尾的障碍情况 " 应用 31CDC3E 3’F!GH’ 单片机为控制核心 ! 实现倒车系统与车体主电控系统的数据共享 ! 完成系统的分级 报 警 !检 测 系 统 自 校 正 !距 离 显 示 功 能 !并 在 前 方 距 离 小 于 危 险 距离时 ! 向主控系统发送自制动信号 ! 通过主控系统完成汽车的 主动安全保护功能 "