智能化倒車的中心議題：

• 實現倒車的專用芯片設計

智能化倒車的解決方案：

• 倒車雷達主控芯片作數據處理
• 單片機作數據顯示部分

1 引言
duiyuhenduosijiyouqishixinshoulaishuo，daochewuyishijianfeichangtoutongdeshi，daocheleidazhenghaokeyibangsijijiejuezhegenanti，yinciyuelaiyueduodeshangjiajinrulezhegeshichang。congmuqianshichangqingkuangkan
，guoneidaocheleidashengchanchangjiadoushishiyongdanpianjipeihewaiweiyunfang


、suoxianghuandianluwanchengchaoshengbocejubingtigongbaojingdegongzuo，quefadanxinpianfangan
，ershiyongdanpianjifanganyaoqiushengchanchangjiabixujubeikaifaruanyingjiandenengli
，erqieliyongruanjiankongzhicunzaibuwendingdeyinsu。ruguonengyongzhuanyongxinpianshixianzhenggexitonggongneng，duidaocheleidashengchanshanglaishuo，bujinnengjiangdikaifaheshengchanchengben
，duizhengjidekekaoxingyeyouhendatigao。

2 係統概述

2.1 係統框圖

2.2 功能概述
係統提供4個ge超chao聲sheng波bo探tan頭tou接jie口kou，接jie收shou到dao反fan射she回hui來lai的de信xin號hao後hou
，根gen據ju發fa送song和he接jie收shou的de時shi間jian差cha判pan斷duan障zhang礙ai物wu距ju離li的de危wei險xian等deng級ji，輸shu出chu相xiang應ying報bao警jing信xin號hao。報bao警jing信xin號hao編bian碼ma後hou采cai用yong雙shuang線xian差cha分fen方fang式shi輸shu出chu，輸shu出chu信xin號hao的de內nei容rong包bao括kuo：各探頭檢測到的障礙物距離的危險等級、最近障礙物的方位、最近障礙物的距離值和附加消息。

2.3 接口協議
報警信號采用雙線差分串行輸出的方式，目的是提高傳輸信號在長距離和強幹擾環境下的傳輸正確性。雙線差分傳輸具體格式是：ALOUTP輸出實際需要的信號
，ALOUTN 則輸出與ALOUTP相反的電平信號。

2.3.1 倒車模式
報警信號以數據包格式輸出，每個數據包包括3個字節，格式和內容如下所述：

第一個字節：第一字節高四位為起始標誌，用於說明此報警數據是倒車模式下的數據還是扒車模式下的數據，倒車模式是“0101”

，扒車模式是“1010”。倒車模式下數據格式如圖3所示，第一字節的低2兩位用於輸出附加消息，輸出數據指示1或4探頭是否進入環境適應模式

，S1表示探頭1是否進入環境適應模式，“1”表示進入環境適應模式，“0”表示正常倒車模式
；S4表示探頭2是否進入環境適應模式，“1”表示進入環境適應模式
，“0”表示正常倒車模式。低4位SX1和低3位SX0表示最近障礙物的方位
，00表示是探頭1方向
，01表示是探頭2方向，10表示是探頭3方向，11表示是探頭4方向。


第二個字節：如圖4所示，SXA和SXB表示X號探頭檢測到的障礙物的危險等級
，危險等級分為安全
、警告、危險、停車4級，分別用00、01

、10
、11 表示。例如第二字節數據為“10010000”
，表示第一個探頭檢測到危險狀態
，第二個探頭檢測到警告狀態，第三和第四個探頭為安全狀態。


第三字節：第三字節輸出最近障礙物的距離值
，數據格式如圖5所示
，DA1DA0表示最近障礙物距離的第一位數據
，按BCD編碼，最大值為3；DB0~DB3表示最近障礙物距離的第二位數據，按BCD編碼，最大值為9；DC0表示第三位數據，0表示0
，1表示5。


2.3.2 防扒車模式
防扒車模式下

，輸出的數據包也包括3個字節，但隻有第一個字節為有效數據，後兩個字節無效，固定為‘0x00’。該數據包第一字節的數據格式如圖6所示，高四位為起始標誌，用於說明此報警數據是倒車模式下的數據還是防扒車模式下的數據
，倒車模式是“0101”
，扒車模式是“1010”。低四位指示方位
，SX位為1則表示X號探頭檢測到近距離障礙物，SX為0則表示沒有檢測到近距離障礙物。


3 智能化原理

3.1 防聲波衍射處理
由you於yu聲sheng波bo傳chuan輸shu的de特te性xing
，聲sheng波bo會hui出chu現xian未wei經jing實shi際ji物wu體ti反fan射she就jiu直zhi接jie回hui到dao探tan頭tou被bei檢jian測ce到dao，造zao成cheng處chu理li器qi認ren為wei是shi實shi際ji發fa射she接jie收shou到dao的de信xin號hao，直zhi接jie導dao致zhi誤wu報bao。但dan聲sheng波bo衍yan射she的de幹gan擾rao強qiang度du很hen難nan達da到dao實shi際ji物wu體ti有you效xiao反fan射she的de超chao聲sheng波bo強qiang度du
，所suo以yi可ke通tong過guo識shi別bie來lai判pan斷duan。硬ying件jian一yi旦dan判pan定ding收shou到dao的de超chao聲sheng波bo信xin號hao是shi聲sheng波bo衍yan射she返fan回hui的de信xin號hao
，則ze自zi動dong忽hu略lve該gai結jie果guo
，芯xin片pian繼ji續xu等deng待dai在zai固gu定ding時shi間jian△T內是否有有效反射波
，有則進行處理
，沒有則轉入下一探頭的驅動。

3.2 智能識別處理
由(you)於(yu)地(di)麵(mian)上(shang)的(de)小(xiao)物(wu)體(ti)，比(bi)如(ru)磚(zhuan)塊(kuai)，石(shi)塊(kuai)
，水(shui)果(guo)都(dou)會(hui)造(zao)成(cheng)超(chao)聲(sheng)波(bo)的(de)反(fan)射(she)，並(bing)讓(rang)探(tan)頭(tou)檢(jian)測(ce)到(dao)。而(er)這(zhe)些(xie)物(wu)體(ti)並(bing)不(bu)影(ying)響(xiang)車(che)輛(liang)的(de)倒(dao)車(che)操(cao)作(zuo)

，所(suo)以(yi)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)一(yi)種(zhong)誤(wu)報(bao)現(xian)象(xiang)。所(suo)以(yi)硬(ying)件(jian)要(yao)對(dui)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，提(ti)高(gao)報(bao)警(jing)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。

zhinengshibiechulikeyitongguobutongdaxiaodewutifanshedechaoshengbofudubutonglaipanduan。suoyiyidanquedingduodadewutibuhuiyingxiangdaochedecaozuo

，jiukeyimingquedicelianggaiwutizaibutongjulishangdechaoshengbofashengdefuduhezhuanhuanhoudedianpingdaxiao，chuliqikegenjushiyanceshichulaidejieguozaimonihuoshuzibufenjinxingchuli，genjuyaoqiuhulvediaoxiangyingdejieshouxinhao。yufangshengboyanshechuliyiyang
，yingjianhulvediaowuxiaofanshebohouyaojixudengdaizaigudingshijian△T內是否有有效反射波
，有則進行處理，沒有則轉入下一探頭的驅動。

3.3 環境適應處理
車(che)輛(liang)在(zai)倒(dao)車(che)進(jin)入(ru)一(yi)個(ge)巷(xiang)道(dao)或(huo)兩(liang)邊(bian)已(yi)經(jing)停(ting)靠(kao)了(le)其(qi)它(ta)車(che)輛(liang)的(de)停(ting)車(che)場(chang)的(de)車(che)位(wei)時(shi)都(dou)會(hui)存(cun)在(zai)環(huan)境(jing)影(ying)響(xiang)造(zao)成(cheng)的(de)誤(wu)報(bao)警(jing)。因(yin)為(wei)在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)倒(dao)車(che)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，最(zui)近(jin)的(de)檢(jian)測(ce)距(ju)離(li)和(he)方(fang)位(wei)都(dou)在(zai)車(che)身(shen)的(de)兩(liang)邊(bian)（牆麵或兩邊車輛的超聲波反射），danjiashiyuankeyitongguoliangbiandefanguangjingzhangwoliangbiandecheju，jiashiyuanguanxindeshicheshenhoumiandezhangaiwuti。suoyichuliqizaizhezhonghuanjingxiayinggainengshibiebingshiying。

解決辦法是對車身兩邊的物體發射的距離做記錄和統計
，當發現探頭一和探頭四
，或者其中的一個在6個ge報bao警jing周zhou期qi內nei檢jian測ce到dao的de距ju離li都dou比bi較jiao恒heng定ding

，或huo變bian化hua範fan圍wei很hen小xiao，則ze認ren為wei處chu於yu上shang述shu環huan境jing中zhong。於yu是shi，處chu理li器qi在zai送song出chu相xiang應ying的de消xiao息xi後hou就jiu不bu再zai輸shu出chu相xiang應ying探tan頭tou的de探tan測ce信xin息xi
，隻zhi對dui探tan頭tou二er和he探tan頭tou三san的de檢jian測ce信xin息xi作zuo出chu響xiang應ying。但dan是shi如ru果guo探tan頭tou一yi和he探tan頭tou四si的de檢jian測ce距ju離li變bian化hua範fan圍wei超chao過guo設she定ding值zhi（±△L米）
，zemashanghuidaozhengchangjiancedezhuangtaijimoshi，liangcehuomouyibiandejulizaicihengdinghouyouzhuandaohuanjingshiyingmoshixia。tongshi
，huanjingshiyingmoshiyeyouyigejixianshedingzhi（0.5米）
，即恒定距離小於0.5米時，處理器還是回到正常檢測模式，對該探頭的檢測信息輸出報警信息。

3.4 防地麵固定聲波反射處理
由(you)於(yu)各(ge)種(zhong)車(che)輛(liang)的(de)底(di)盤(pan)和(he)後(hou)保(bao)險(xian)杠(gang)的(de)高(gao)度(du)及(ji)斜(xie)度(du)不(bu)一(yi)樣(yang)，再(zai)加(jia)上(shang)各(ge)倒(dao)車(che)雷(lei)達(da)廠(chang)家(jia)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)探(tan)頭(tou)種(zhong)類(lei)不(bu)一(yi)樣(yang)，比(bi)如(ru)單(dan)角(jiao)度(du)的(de)探(tan)頭(tou)發(fa)射(she)範(fan)圍(wei)廣(guang)，所(suo)以(yi)很(hen)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)超(chao)聲(sheng)波(bo)發(fa)射(she)到(dao)地(di)麵(mian)後(hou)的(de)固(gu)定(ding)反(fan)射(she)情(qing)況(kuang)
，處(chu)理(li)器(qi)必(bi)須(xu)適(shi)應(ying)並(bing)識(shi)別(bie)出(chu)是(shi)一(yi)個(ge)固(gu)定(ding)距(ju)離(li)的(de)幹(gan)擾(rao)。

處理方法是：每次開機運行後，檢測到四個探頭在6個報警周期內收到的障礙物距離值都是一致且恒定的（誤差允許在±△L米內）
，則將此距離當成是地麵反射幹擾
，以後不再響應處理，而是在設定的周期時間內等待其它有效的超聲波發射信號。

4 硬件實現

4.1 代碼實現
//+FHDR===============================================================
// Copyright 2005,UESTC,All rights reserved.
// File Name : alarm_deal.v
// Author:Yangbing
// Release History
// Version　DateAuthor Description
// 1.0　20/05/2005　initial version
//-FHDR==============================================================
`timescale 1ns/10ps
module alarm_deal (clk,resetn,mode,dm,pulse_out,pulse_back,ch_sel,mux_enable,
alarm_out,alarm_outn);
//====================================================================
//input ports declaration
//====================================================================
……………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………..
//======================end module ====================================
endmodule
//=================alarm_deal verilog file end =============================

4.2 電路結構
本係統采用0.5u mix signal 工藝，在成都國騰微電子有限公司的工作平台的支持下


，已經成功完成綜合驗證，版圖設計工作。綜合電路結構如圖7：



4.3 版圖設計
該版圖設計采用0.5u mix signal 工藝
，版圖結構如圖8所示。[page]

5 應用係統設計

此典型應用係統(圖9)的核心：就是以倒車雷達主控芯片GM3101為(wei)核(he)心(xin)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)部(bu)分(fen)和(he)以(yi)單(dan)片(pian)機(ji)為(wei)核(he)心(xin)的(de)數(shu)據(ju)顯(xian)示(shi)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。經(jing)測(ce)試(shi)完(wan)全(quan)達(da)到(dao)了(le)市(shi)場(chang)上(shang)高(gao)端(duan)產(chan)品(pin)的(de)要(yao)求(qiu)，甚(shen)至(zhi)在(zai)顯(xian)示(shi)距(ju)離(li)，顯(xian)示(shi)靈(ling)敏(min)度(du)，係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding)性(xing)等(deng)方(fang)麵(mian)都(dou)有(you)所(suo)提(ti)高(gao)。相(xiang)比(bi)較(jiao)市(shi)場(chang)上(shang)其(qi)他(ta)倒(dao)車(che)雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)主(zhu)要(yao)有(you)以(yi)下(xia)優(you)點(dian)：

（1）抗幹擾性和可靠性
傳統的倒車雷達使用的是基於RAM和ROM結構的單片機，所以在抗電磁幹擾性和穩定上無法和純硬件的ASIC芯片相比較，GM係列倒車雷達專用芯片工作可靠穩定，不會出現死機現象。

（2）設計簡單
，生產簡便
傳(chuan)統(tong)的(de)倒(dao)車(che)雷(lei)達(da)設(she)計(ji)複(fu)雜(za)，器(qi)件(jian)繁(fan)多(duo)
，出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)也(ye)更(geng)大(da)，且(qie)需(xu)要(yao)編(bian)程(cheng)，生(sheng)產(chan)調(tiao)試(shi)麻(ma)煩(fan)，分(fen)離(li)元(yuan)件(jian)性(xing)能(neng)差(cha)異(yi)大(da)，整(zheng)體(ti)指(zhi)標(biao)不(bu)容(rong)易(yi)統(tong)一(yi)。而(er)GM係(xi)列(lie)倒(dao)車(che)雷(lei)達(da)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)
，隻(zhi)需(xu)要(yao)外(wai)接(jie)探(tan)頭(tou)和(he)少(shao)量(liang)的(de)電(dian)阻(zu)電(dian)容(rong)即(ji)可(ke)工(gong)作(zuo)，減(jian)少(shao)了(le)開(kai)發(fa)量(liang)，同(tong)時(shi)顯(xian)著(zhu)減(jian)少(shao)主(zhu)機(ji)的(de)麵(mian)積(ji)和(he)尺(chi)寸(cun)，可(ke)做(zuo)到(dao)傳(chuan)統(tong)倒(dao)車(che)雷(lei)達(da)大(da)小(xiao)的(de)1/3。

（3）汽車級的工作指標
GM係列倒車雷達產品是全汽車級工作環境指標設計

，遠遠高於民用等級的單片機
，完全滿足和適應汽車內的工作條件。

（4）數據通訊的可靠性
GM3101與其配套的顯示部分之間采用差分通訊方式，具有極強的抗幹擾性和可靠性，是單片機無法實現的。

（5）防止聲波衍射幹擾
傳統的倒車雷達由於單片機的處理能力，很難處理聲波衍射對檢測的幹擾，GM係列倒車雷達產品能完全的濾除聲波衍射的幹擾
，讓檢測更可靠更準確。

（6）智能識別功能
由於任何物體都會對聲波進行反射，所以倒車雷達能檢測到物體的距離。而在實際倒車應用中
，很多過小的物體，如水果
、壘球等都會讓倒車雷達認為是障礙物而報警
，但是這些過小的物體並不影響車輛的正常倒車
，所以GM3101芯片能智能的識別物體的物質屬性和大小，然後再進行報警處理，避免了上述非必要的報警。

（7）防止固定地麵反射幹擾
gezhongcheliangdeweibubaoxiangangdegaoduheweibuchuizhimiandeqingxiedudoubuyizhi
，youshihuichuxiantantoudeanzhuangjiaoduguodi，shengbozaibupingzhengdedimianxingchengfanshe，rangdaocheleidawurenweishiyouxiaozhangaiwuerbaojing。erGM3101芯片能自動的適應地麵造成的反射幹擾而避免了誤報警。

（8） 環境智能適應
車(che)輛(liang)在(zai)進(jin)入(ru)巷(xiang)道(dao)或(huo)兩(liang)邊(bian)已(yi)經(jing)停(ting)放(fang)有(you)車(che)輛(liang)的(de)車(che)位(wei)倒(dao)車(che)時(shi)
，由(you)於(yu)車(che)輛(liang)的(de)兩(liang)邊(bian)距(ju)離(li)在(zai)比(bi)較(jiao)長(chang)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)都(dou)小(xiao)於(yu)車(che)後(hou)的(de)距(ju)離(li)，所(suo)以(yi)普(pu)通(tong)的(de)倒(dao)車(che)雷(lei)達(da)隻(zhi)能(neng)響(xiang)應(ying)最(zui)近(jin)距(ju)離(li)的(de)檢(jian)測(ce)，而(er)讓(rang)駕(jia)駛(shi)者(zhe)無(wu)法(fa)了(le)解(jie)車(che)後(hou)的(de)真(zhen)實(shi)情(qing)況(kuang)。GM3101能智能的判斷停車區域的情況，讓倒車雷達集中重點的處理駕駛者更關心的車後情況
，而且又不會忽略兩邊的檢測。

6 總結
通tong過guo電dian子zi倒dao車che雷lei達da係xi統tong的de詳xiang細xi分fen析xi和he設she計ji

，成cheng功gong實shi現xian了le聲sheng波bo衍yan射she的de幹gan擾rao，環huan境jing自zi適shi應ying，智zhi能neng化hua識shi別bie處chu理li，以yi及ji對dui應ying於yu不bu同tong應ying用yong情qing況kuang的de報bao警jing輸shu出chu選xuan擇ze。該gai係xi統tong能neng有you效xiao地di防fang止zhi軟ruan件jian控kong製zhi存cun在zai不bu穩wen定ding的de因yin素su，不bu僅jin能neng降jiang低di倒dao車che雷lei達da生sheng產chan的de開kai發fa和he生sheng產chan成cheng本ben，對dui整zheng機ji的de可ke靠kao性xing也ye有you了le很hen大da提ti高gao。