1 引言
隨著汽車普及率的逐年增加，消費(fèi)者在將汽車作為交通運(yùn)輸工具的同時(shí)，對(duì)汽車配置有了更多的要求，尤其是對(duì)舒適性和安全性提出了更高的要求。對(duì)于很多司機(jī)尤其是新手來(lái)說(shuō)，倒車無(wú)疑是件非常頭痛的事，倒車?yán)走_(dá)正好可以幫司機(jī)解決這個(gè)難題，因此越來(lái)越多的商家進(jìn)入了這個(gè)市場(chǎng)。從目前市場(chǎng)情況看，國(guó)內(nèi)倒車?yán)走_(dá)生產(chǎn)廠家都是使用單片機(jī)配合外圍運(yùn)放、鎖相環(huán)電路完成超聲波測(cè)距并提供報(bào)警的工作，缺乏單芯片方案，而使用單片機(jī)方案要求生產(chǎn)廠家必須具備開發(fā)軟硬件的能力，而且利用軟件控制存在不穩(wěn)定的因素。如果能用專用芯片實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能，對(duì)倒車?yán)走_(dá)生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，不僅能降低開發(fā)和生產(chǎn)成本，對(duì)整機(jī)的可靠性也有很大提高。
目前，成都國(guó)騰微電子有限公司已率先推出芯片級(jí)倒車?yán)走_(dá)解決方案。
2：系統(tǒng)概述
2.1 系統(tǒng)框圖

圖1 芯片管腳圖示

圖2 系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖
2.2 功能概述
系統(tǒng)提供4個(gè)超聲波探頭接口，接收到反射回來(lái)的信號(hào)后，根據(jù)發(fā)送和接收的時(shí)間差判斷障礙物距離的危險(xiǎn)等級(jí)，輸出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)編碼后采用雙線差分方式輸出，輸出信號(hào)的內(nèi)容包括：各探頭檢測(cè)到的障礙物距離的危險(xiǎn)等級(jí)、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(xié)議
報(bào)警信號(hào)采用雙線差分串行輸出的方式，目的是提高傳輸信號(hào)在長(zhǎng)距離和強(qiáng)干擾環(huán)境下的傳輸正確性。雙線差分傳輸具體格式是：ALOUTP輸出實(shí)際需要的信號(hào)，ALOUTN 則輸出與ALOUTP相反的電平信號(hào)。
2.3.1 倒車模式
報(bào)警信號(hào)以數(shù)據(jù)包格式輸出，每個(gè)數(shù)據(jù)包包括3個(gè)字節(jié)，格式和內(nèi)容如下所述：
第一個(gè)字節(jié)：第一字節(jié)高四位為起始標(biāo)志，用于說(shuō)明此報(bào)警數(shù)據(jù)是倒車模式下的數(shù)據(jù)還是扒車模式下的數(shù)據(jù)，倒車模式是“0101”，扒車模式是“1010”。倒車模式下數(shù)據(jù)格式如圖3所示，第一字節(jié)的低2兩位用于輸出附加消息，輸出數(shù)據(jù)指示1或4探頭是否進(jìn)入環(huán)境適應(yīng)模式，S1表示探頭1是否進(jìn)入環(huán)境適應(yīng)模式，“1”表示進(jìn)入環(huán)境適應(yīng)模式，“0”表示正常倒車模式；S4表示探頭2是否進(jìn)入環(huán)境適應(yīng)模式，“1”表示進(jìn)入環(huán)境適應(yīng)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。

圖3  第一字節(jié)數(shù)據(jù)格式
第二個(gè)字節(jié)：如圖4所示，SXA和SXB表示X號(hào)探頭檢測(cè)到的障礙物的危險(xiǎn)等級(jí)，危險(xiǎn)等級(jí)分為安全、警告、危險(xiǎn)、停車4級(jí)，分別用00、01、10、11表示。例如第二字節(jié)數(shù)據(jù)為“10010000”，表示第一個(gè)探頭檢測(cè)到危險(xiǎn)狀態(tài)，第二個(gè)探頭檢測(cè)到警告狀態(tài)，第三和第四個(gè)探頭為安全狀態(tài)。

圖4 第二字節(jié)數(shù)據(jù)格式
第三字節(jié)：第三字節(jié)輸出最近障礙物的距離值，數(shù)據(jù)格式如圖5所示，DA1DA0表示最近障礙物距離的第一位數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，按BCD編碼，最大值為9；DC0表示第三位數(shù)據(jù)，0表示0，1表示5。

圖5  第三字節(jié)數(shù)據(jù)格式
2.3.2 防扒車模式
防扒車模式下，輸出的數(shù)據(jù)包也包括3個(gè)字節(jié)，但只有第一個(gè)字節(jié)為有效數(shù)據(jù)，后兩個(gè)字節(jié)無(wú)效，固定為‘0x00’。該數(shù)據(jù)包第一字節(jié)的數(shù)據(jù)格式如圖6所示，高四位為起始標(biāo)志，用于說(shuō)明此報(bào)警數(shù)據(jù)是倒車模式下的數(shù)據(jù)還是防扒車模式下的數(shù)據(jù)，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(hào)探頭檢測(cè)到近距離障礙物，SX為0則表示沒有檢測(cè)到近距離障礙物。

 圖6  防扒車模式報(bào)警數(shù)據(jù)格式
3 智能化原理
3.1 防聲波衍射處理
由于聲波傳輸?shù)奶匦?，聲波?huì)出現(xiàn)未經(jīng)實(shí)際物體反射就直接回到探頭被檢測(cè)到，造成處理器認(rèn)為是實(shí)際發(fā)射接收到的信號(hào)，直接導(dǎo)致誤報(bào)。但聲波衍射的干擾強(qiáng)度很難達(dá)到實(shí)際物體有效反射的超聲波強(qiáng)度，所以可通過(guò)識(shí)別來(lái)判斷。硬件一旦判定收到的超聲波信號(hào)是聲波衍射返回的信號(hào)，則自動(dòng)忽略該結(jié)果，芯片繼續(xù)等待在固定時(shí)間△T內(nèi)是否有有效反射波，有則進(jìn)行處理，沒有則轉(zhuǎn)入下一探頭的驅(qū)動(dòng)。
3.2 智能識(shí)別處理
由于地面上的小物體，比如磚塊，石塊，水果都會(huì)造成超聲波的反射，并讓探頭檢測(cè)到。而這些物體并不影響車輛的倒車操作，所以實(shí)際上是一種誤報(bào)現(xiàn)象。所以硬件要對(duì)這種情況進(jìn)行處理，提高報(bào)警的準(zhǔn)確性。
智能識(shí)別處理可以通過(guò)不同大小的物體反射的超聲波幅度不同來(lái)判斷。所以一旦確定多大的物體不會(huì)影響倒車的操作，就可以明確地測(cè)量該物體在不同距離上的超聲波發(fā)生的幅度和轉(zhuǎn)換后的電平大小，處理器可根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試出來(lái)的結(jié)果在模擬或數(shù)字部分進(jìn)行處理，根據(jù)要求忽略掉相應(yīng)的接收信號(hào)。與防聲波衍射處理一樣，硬件忽略掉無(wú)效反射波后要繼續(xù)等待在固定時(shí)間△T內(nèi)是否有有效反射波，有則進(jìn)行處理，沒有則轉(zhuǎn)入下一探頭的驅(qū)動(dòng)。
3.3 環(huán)境適應(yīng)處理
車輛在倒車進(jìn)入一個(gè)巷道或兩邊已經(jīng)?？苛似渌囕v的停車場(chǎng)的車位時(shí)都會(huì)存在環(huán)境影響造成的誤報(bào)警。因?yàn)樵谶@種情況下，絕大部分倒車的過(guò)程中，最近的檢測(cè)距離和方位都在車身的兩邊（墻面或兩邊車輛的超聲波反射），但駕駛員可以通過(guò)兩邊的反光鏡掌握兩邊的車距，駕駛員關(guān)心的是車身后面的障礙物體。所以處理器在這種環(huán)境下應(yīng)該能識(shí)別并適應(yīng)。
解決辦法是對(duì)車身兩邊的物體發(fā)射的距離做記錄和統(tǒng)計(jì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)探頭一和探頭四，或者其中的一個(gè)在6個(gè)報(bào)警周期內(nèi)檢測(cè)到的距離都比較恒定，或變化范圍很小，則認(rèn)為處于上述環(huán)境中。于是，處理器在送出相應(yīng)的消息后就不再輸出相應(yīng)探頭的探測(cè)信息，只對(duì)探頭二和探頭三的檢測(cè)信息作出響應(yīng)。但是如果探頭一和探頭四的檢測(cè)距離變化范圍超過(guò)設(shè)定值（