一種基于嵌入式arm的智能車載終端的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于嵌入式ARM的智能車載終端，包括嵌入式ARM處理器、可視倒車雷達模塊、GPRS通信模塊、文本信息轉換模塊、存儲模塊、人機交互模塊、GPS定位模塊、音頻模塊、電源模塊和多媒體播放模塊，嵌入式ARM處理器用于數據交互；可視倒車雷達模塊采集車尾環境圖像以及探測車后障礙物的距離信息；GPRS通信模塊用于車載語音電話的通信；文本信息轉換模塊用于語音提示；GPS定位模塊用于車輛的定位導航；音頻模塊用于聲音處理；電源模塊用于提供工作電源。本發明提供的智能車載終端不僅為駕駛員提供了常規的通信、多媒體播放、娛樂、上網、定位導航等服務，還提供了可視倒車功能和文本信息語音播放功能，大大提升了駕駛員使用汽車時的安全性。
【專利說明】—種基于嵌入式ARM的智能車載終端
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能車載【技術領域】，具體涉及一種基于嵌入式ARM的智能車載終端。【背景技術】
[0002]目前，國內汽車行業發展迅速，汽車的產銷量日益增長。隨著現代科技的不斷發展，社會進入了信息網絡時代，汽車作為代步工具的同時，人們對其寄予了更多的期望功能。更希望汽車是生活及工作范圍的一種延伸，在汽車上就像呆在自己的辦公室和家里一樣，可以上網、收聽廣播、處理工作、休閑娛樂、打電話等，這些功能的實現都需要借助安裝在車上的電子產品來實現。安裝在汽車上的電子產品主要分為兩類:一類是汽車電子控制裝置，包括發動機、底盤、車身電子控制(例如電子燃油噴射系統、制動防抱死控制系統、電子控制自動變速器、電子動力轉向、安全氣囊等)，汽車電子控制裝置要和車上的機械系統進行配合使用，關系到汽車安全性和操控性能。另一類是智能車載終端，智能車載終端是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關系。它們包括汽車信息系統(行車電腦)、導航系統、車載通信系統、汽車音響及休閑娛樂系統、上網設備等。汽車電子控制裝置由于與汽車本身關系密切，主要是汽車生產商自行開發。而智能車載終端與汽車本身關系不大，其開發條件要求相對較低，并且其適用環境更加廣泛，因此智能車載終端的開發正在成為一個新的熱點。
[0003]隨著智能車載終端技術的發展，很多高科技智能車載電子設備己經逐步普及。如車輛導航系統能為駕駛員提供快速的路線查詢，使駕駛員實時掌握自己的位置，可以在更短的時間內達到目的地。網絡通信系統在駕駛員眼睛不離前進方向、手不離開方向盤的情況下，通過車載信息中心接受網絡新聞、電子郵件、電話和其他信息。移動多媒體系統綜合了 DVD播放機、游戲設備、MP3播放器、收音機、電視等多種功能為一體，使駕駛員和乘客在車上就可以享受到豐富的多媒體服務。
[0004]人們在體驗豐富的多媒體服務的同時也對汽車的安全性能提出了更高的要求，因此開發安全性能更強大的智能車載終端成為研究的熱點方向之一。
[0005]現有的智能車載終端技術的技術方案有:內置日本索尼公司的多媒體導航系統NV-XYZ的智能車載終端，其內置大容量硬盤，配有PC底座，提供插槽(支持無線網卡)、USB2.0接口以及記憶棒接口、除了具有導航功能外，還提供了多媒體播放、網絡瀏覽、EmaiI收發、文字處理、圖片查看等功能。系統采用了觸摸屏技術，駕駛員還可以使用遙控器對其操作。
[0006]另一現有的智能車載終端是:CN_HDX730車載終端，具備所有的汽車音響功能，同時它還可以進行汽車導航，其內置了電視接收器，DVD播放器，其車載智能通訊系統把無線電、全球定位系統(Global Positioning System, GPS)及其他保持汽車連通的應用方案整合到一起，并以此帶給駕駛者所需的即時信息服務和輕松的駕駛方式。
[0007]然而，現有技術主要采用倒車喇叭和倒車雷達的方式來提高倒車安全性，但前者只能提醒路人自行躲閃，而司機卻一無所知，固定的障礙物更是無法探測，起到的作用微乎其微；而后者雖能把固定的障礙物通過報警的形式告知司機，但司機還是無法判斷障礙物的確切位置，更不能探測地坑或低矮障礙物；另外，現有技術不能將文字信息轉化成語音播放，駕駛員在行駛過程中不方便查收短信。
[0008]因此，有必要提供一種智能車載終端來解決現有技術的缺陷。

【發明內容】

[0009]本發明的目的是提供一種基于嵌入式ARM (Advanced RISC Machines)的智能車載終端，該系統能應用于各種車輛上，實現可視倒車且具有語音提示功能，為駕駛員和乘客提供更加安全的乘車環境。
[0010]因此，本發明提供了一種基于嵌入式ARM的智能車載終端，包括嵌入式ARM處理器、以及與所述嵌入式ARM處理器相連的可視倒車雷達模塊、GPRS (General Packet RadioService，通用分組無線服務技術)通信模塊、文本信息轉換模塊、存儲模塊、人機交互模塊、GPS定位模塊、音頻模塊、電源模塊和多媒體播放模塊，所述嵌入式ARM處理器用于處理與之相連接的各模塊之間的數據交互；所述可視倒車雷達模塊用于采集車尾環境圖像以及探測車后障礙物的距離信息并顯示；所述GPRS通信模塊用于車載語音電話的通信，包括通話、收發短消息及GPRS無線上網；所述文本信息轉換模塊用于車載語音電話的短信閱讀、來電報名以及語音提示；所述存儲模塊用于存儲用戶從互聯網下載的多媒體資源；所述人機交互模塊用于駕駛員與終端間的信息交互；所述GPS定位模塊用于采集車輛的三維定位坐標，通過跟蹤車輛的位置和行駛軌跡，從而實現車輛的定位導航；所述音頻模塊用于聲音處理，包括終端的聲音輸出和外部聲音的米集輸入；所述電源模塊用于為智能車載終端各模塊提供穩定的工作電源；所述多媒體播放模塊用于播放多媒體文件。
[0011]較佳地，所述人機交互模塊包括顯示器，所述顯示器與所述嵌入式ARM處理器相連。
[0012]較佳地，所述顯示器為觸摸屏，所述觸摸屏用于供駕駛員進行信息輸入和系統操作，同時將終端的信息以圖形界面的方式直觀的反饋給駕駛員。
[0013]較佳地，所述嵌入式ARM處理器采用S3C2440芯片處理器。
[0014]較佳地，所述可視倒車雷達模塊包括倒車雷達主控芯片、車尾攝像頭和超聲波探頭組成，所述倒車雷達主控芯片向超聲波探頭發送驅動信號，并對超聲波探頭返回的超聲波信號進行處理，通過記錄信號發送和接收的時間差，計算出車尾障礙物的距離，實現倒車雷達測距；所述車尾攝像頭用于實時采集車尾圖像信息并將采集到的圖像信息實時發送給嵌入式ARM處理器進行處理并在顯示模塊上輸出，實現可視倒車；所述超聲波探頭用于接收車雷達主控芯片發送的驅動信號并進行探測，并將接收到超聲波信號發送給車雷達主控芯片進行處理。
[0015]較佳地，所述文本信息轉換模塊包括語音合成芯片和音頻放大電路，所述語音合成芯片內部由文本分析子模塊、語音合成子模塊和DACXDigital to Analog Converter,數模轉換器)模擬音頻輸出子模塊組成，所述語音核心芯片用于將任意文本合成中文語音輸出，并支持英文字母的合成。
[0016]與現有技術相比，本發明的基于嵌入式ARM的智能車載終端，不僅為駕駛員提供了常規的通信、多媒體播放、娛樂、上網、定位導航等服務，還提供了可視倒車功能和文本信息語音播放功能，大大提升了駕駛員使用汽車時的安全性。通過可視倒車雷達模塊將車后障礙物的距離和車后的圖像采集到嵌入式ARM處理器并通過人機交互模塊進行顯示，根據采集到的數據信息來提醒駕駛員，實現可視倒車；通過將來電聯系人和短信內容通過語音播報出來，使駕駛員行駛過程中更安全地接收信息，提高駕駛的安全性，提升了用戶體驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1是本發明基于嵌入式ARM的智能車載終端的結構示意圖；
[0019]圖2是圖1中的可視倒車雷達模塊的結構示意圖；
[0020]圖3是圖1中的文本信息轉換模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0022]如上所述，針對現有技術存在的不足，本發明在現有技術的基礎上，從提高駕駛安全出發，提供了一種基于嵌入式ARM的智能車載終端。該智能車載終端除了能提供常規的多媒體播放、娛樂、上網、通信、GPS定位等服務外，還能提供可視倒車功能，駕駛員通過嵌入式智能車載終端顯示可以方便地觀察車后環境，實現高效、安全倒車。同時在傳統車載電話的基礎上，使用語音合成技術將短消息等文字信息轉化成語音播放，方便駕駛員在行駛中查收短信，從而為駕駛員和乘客提供了更加安全的乘車環境。
[0023]具體地，參考圖1，本發明實施例的基于嵌入式ARM的智能車載終端，包括嵌入式ARM處理器、以及與所述嵌入式ARM處理器相連的可視倒車雷達模塊、GPRS通信模塊、文本信息轉換模塊、存儲模塊、人機交互模塊、GPS定位模塊、音頻模塊、電源模塊和多媒體播放模塊。
[0024]嵌入式ARM處理器用于處理與之相連接的各模塊之間的數據交互。嵌入式ARM處理器是整個智能車載終端的核心器件，其主要功能是為其他模塊提供處理信息和數據交互的平臺，其他模塊通過與其相連接實現相應的功能。本發明實施例中優先選用了三星公司的S3C2440處理器作為智能車載終端的處理器，該款處理器最高主頻可達266MHz，能夠滿足系統對處理速度的要求。在集成度上，S3C2440具有豐富的控制器和多種通信接口，可以很大程度上減少系統復雜度。
[0025]GPRS通信模塊是一個通信子系統，主要實現車載語音電話的通信功能，如通話、收發短消息等，并且還可以實現GPRS無線上網。
[0026]文本信息轉換模塊用于實現車載語音電話的短信閱讀功能、來電報名和系統中語音提示功能，語音合成模塊可以將文本信息轉化為語音播放出來，增加了駕駛員在行駛中獲取信息的安全性。
[0027]存儲模塊主要用于存儲用戶從互聯網下載的各種多媒體資源，如MP3、電影等。
[0028]人機交互模塊的功能是用于駕駛員與系統間的信息交互。較佳地，所述人機交互模塊包括顯示器，所述顯示器與所述嵌入式ARM處理器相連。較佳地，所述顯示器可為觸摸屏，觸摸屏用于供駕駛員進行信息輸入和系統操作，同時將終端的信息以圖形界面的方式直觀的反饋給駕駛員。顯示器將系統的信息以圖形界面的方式直觀的反饋給駕駛員，在嵌入式智能車載終端中，液晶顯示器是駕駛員獲得系統信息的主要設備，就像PC機上的顯示器。
[0029]GPS定位模塊用于采集車輛的三維定位坐標，使用戶可以方便跟蹤車輛的位置和行駛軌跡，從而實現車輛的定位導航。
[0030]音頻模塊負責系統的聲音處理，包括系統的聲音輸出和外部聲音的米集輸入，其中輸入主要是通過麥克風實現錄音功能。
[0031]電源模塊是為智能車載終端各模塊提供穩定的工作電源，汽車上主要提供12V直流電源，而本系統需要12V，5V，3.3V三種直流穩壓電源。其中可視倒車雷達模塊需要12V電源，GPRS通信模塊，文本信息轉換模塊使用5V電源，S3C2440處理器使用3.3V電源。因此電源模塊在工作時先將汽車提供的12V直流電源轉換到5V，然后再從5V轉換到3.3V，從而為各功能模塊提供合適的工作電源。
[0032]多媒體播放模塊主要用來實現多媒體播放功能，對于播放多媒體文件,S3C2440處理器先將音視頻數據通過軟件解碼，然后將解碼后的數據傳輸給數字音視頻編解碼芯片，數字音視頻編解碼芯片將數據處理后，經過數模轉換，最后通過多媒體播放模塊進行播放。
[0033]較佳地，所述文本信息轉換模塊包括語音合成芯片和音頻放大電路，所述語音合成芯片內部由文本分析子模塊、語音合成子模塊和DAC模擬音頻輸出子模塊組成，所述語音核心芯片用于將任意文本合成中文語音輸出，并支持英文字母的合成。
[0034]可視倒車雷達模塊的主要功能是將車尾攝像頭采集的車尾環境圖像以及超聲探頭探測到的車后障礙物的距離信息顯示在顯示器上，使駕駛員可以方便觀察到汽車尾部的真實場景以及障礙物與車尾的距離信息，方便駕駛員倒車行駛，實現可視倒車雷達功能。
[0035]參考圖2，較佳地，所述可視倒車雷達模塊包括倒車雷達主控芯片、車尾攝像頭和超聲波探頭組成，在本發明實施例中，倒車雷達主控芯片采用GM3101芯片，GM3101倒車雷達主控芯片是一款將信號處理電路和單片機軟件設計都集成在芯片內的專用倒車雷達主控芯片，它的主要功能是向超聲波探頭發送驅動信號，并對探頭返回的超聲波信號進行一系列處理，通過記錄信號發送和接收的時間差，從而計算出車尾障礙物的距離，實現倒車雷達測距功能。與傳統的單片機控制方案相比，它將信號處理電路和單片機軟件設計都集成在芯片內，這樣不僅降低了開發和生產成本，大大縮短了用戶的開發周期，而且對整機的可靠性也有了很大提高。車尾攝像頭的主要功能是實時采集車尾圖像信息并將采集到的圖像信息實時發送給S3C2440處理器進行處理并在顯示器上輸出，使司機在倒車時更加直觀地觀察車后的狀況，實現可視倒車。超聲波探頭的主要作用是接收GM3101芯片發送的驅動信號，在接收到GM3101芯片發送的驅動信號后發送超聲波信號和接收超聲波信號，并在接收到超聲波信號后將該信號送入GM3101芯片進行處理。
[0036]可視倒車雷達模塊功能實現包括兩個過程:[0037]首先，當用戶操作倒車檔時，換檔手柄處的檢測裝置會將倒檔信息傳給S3C2440處理器，S3C2440處理器向可視倒車雷達模塊發送開啟可視倒車功能信號，GM3101芯片電源被接通，并向超聲波探頭發送一個驅動信號，驅動超聲波探頭發出超聲波信號，驅動信號發送完畢后，GM3101芯片等待信號返回，探頭接收到超聲波信號后，將信號送入芯片，進行信號放大、濾波、模數轉換處理，記錄信號發送和接收的時間差，根據此時間差計算障礙物距離，然后將距離信息送到S3C2440處理器，S3C2440對數據進行處理后，將距離顯示到顯示器上，并且根據需要輸出語音報警提示信息；
[0038]然后，當用戶操作倒車檔時，換檔手柄處的檢測裝置會將倒檔信息傳給S3C2440處理器，S3C2440處理器向可視倒車雷達模塊發送開啟可視倒車功能信號，GM3101芯片電源被接通，同時驅動車尾攝像頭開啟并采集圖像信息，然后將采集到的圖像信息實時發送給S3C2440處理器，S3C2440對信息進行相應處理后，將其顯示到顯示器上，并且根據需要輸出語音報警提不信息。
[0039]需要說明的是，為了使駕駛員更容易判斷障礙物距車身的距離和實際位置，在顯示器顯示的圖像畫面上增加了紅、黃、綠三種顏色的寬度與車身在實際環境中寬度一致的輔助線。其中紅色區域表示距車身0.6m以內的危險區域，在這個區域內的障礙物有可能撞到車身，駕駛員應確保障礙物在這個區域以外。黃線區域表示距車身0.6-1.2m的警戒區域，當這個區域內出現障礙物時，駕駛員應該及時調整倒車方向避免撞到障礙物。綠線以外的區域表示距車身1.2m以上的安全區域，駕駛員可以根據綠線的方向調整車身以便倒入車位。
[0040]本發明實施例的可視倒車雷達模塊將超聲波探測和圖像動態采集與顯示技術相結合，實現障礙物距離提醒和車后信息顯示功能，有效彌補了超聲波雷達的不足，有效的掃除了車后盲區。使駕駛員在倒車時更加直觀地觀察車后的狀況，提高了駕駛員倒車安全性。
[0041]參考圖3，本發明實施例的文本信息轉換模塊主要由XF-S3011中文語音合成芯片和音頻放大電路構成。XF-S3011中文語音合成芯片是由安徽科大訊飛公司生產的一款高性價比的中文語音合成芯片，XF-S3011中文語音合成芯片內部由文本分析模塊、語音合成模塊和DAC模擬音頻輸出模塊組成，它能將完整的語音合成系統集成到單一的芯片內部，可以將任意文本合成中文語音輸出，并支持英文字母的合成。
[0042]文本信息轉換模塊將文本信息轉換成語音信息的具體過程是:當駕駛員收到短消息時，系統提示是否開啟短信閱讀功能，當駕駛員按下觸摸屏上的確認按鈕后，S3C2440處理器將該短信息的文本信息發送給文本信息轉換模塊，文本信息轉換模塊接收到該文本信息后，中文語音合成芯片XF-S3011首先對該信息進行文本分析，并將分析的結果發送給語音合成模塊進行中文語音合成，然后將合成后的語音信息發送到DAC模擬音頻輸出模塊進行輸出，最后經過音頻放大后輸出該短消息的語音信息，完成短信閱讀功能。
[0043]與現有技術相比，本發明的基于嵌入式ARM的智能車載終端，不僅為駕駛員提供了常規的通信、多媒體播放、娛樂、上網、定位導航等服務，還提供了可視倒車功能和文本信息語音播放功能，大大提升了駕駛員使用汽車時的安全性。通過可視倒車雷達模塊將車后障礙物的距離和車后的圖像采集到嵌入式ARM處理器并通過人機交互模塊進行顯示，根據采集到的數據信息來提醒駕駛員，實現可視倒車；通過將來電聯系人和短信內容通過語音播報出來，使駕駛員行駛過程中更安全地接收信息，提高駕駛的安全性，提升了用戶體驗。[0044] 以上對本發明實施例所提供的基于嵌入式ARM的智能車載終端，進行了詳細介紹，本發明中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種基于嵌入式ARM的智能車載終端，其特征在于，包括嵌入式ARM處理器、以及與所述嵌入式ARM處理器相連的可視倒車雷達模塊、GPRS通信模塊、文本信息轉換模塊、存儲模塊、人機交互模塊、GPS定位模塊、音頻模塊、電源模塊和多媒體播放模塊，所述嵌入式ARM處理器用于處理與之相連接的各模塊之間的數據交互；所述可視倒車雷達模塊用于采集車尾環境圖像以及探測車后障礙物的距離信息并顯示；所述GPRS通信模塊用于車載語音電話的通信，包括通話、收發短消息及GPRS無線上網；所述文本信息轉換模塊用于車載語音電話的短信閱讀、來電報名以及語音提示；所述存儲模塊用于存儲用戶從互聯網下載的多媒體資源；所述人機交互模塊用于駕駛員與終端間的信息交互；所述GPS定位模塊用于采集車輛的三維定位坐標，通過跟蹤車輛的位置和行駛軌跡，從而實現車輛的定位導航；所述音頻模塊用于聲音處理，包括終端的聲音輸出和外部聲音的米集輸入；所述電源模塊用于為智能車載終端各模塊提供穩定的工作電源；所述多媒體播放模塊用于播放多媒體文件。
2.如權利要求1所述的基于嵌入式ARM的智能車載終端，其特征在于，所述人機交互模塊包括顯示器，所述顯示器與所述嵌入式ARM處理器相連。
3.如權利要求2所述的基于嵌入式ARM的智能車載終端，其特征在于，所述顯示器為觸摸屏，所述觸摸屏用于供駕駛員進行信息輸入和系統操作，同時將終端的信息以圖形界面的方式直觀的反饋給駕駛員。
4.如權利要求1所述的基于嵌入式ARM的智能車載終端，其特征在于，所述嵌入式ARM處理器采用S3C2440芯片處理器。
5.如權利要求2所述的基于嵌入式ARM的智能車載終端，其特征在于，所述可視倒車雷達模塊包括倒車雷達主控芯片、車尾攝像頭和超聲波探頭組成，所述倒車雷達主控芯片向超聲波探頭發送驅動信號，并對超聲波探頭返回的超聲波信號進行處理，通過記錄信號發送和接收的時間差，計算出車尾障礙物的距離，實現倒車雷達測距；所述車尾攝像頭用于實時采集車尾圖像信息并將采集到的圖像信息實時發送給嵌入式ARM處理器進行處理并在顯示模塊上輸出，實現可視倒車；所述超聲波探頭用于接收車雷達主控芯片發送的驅動信號并進行探測，并將接收到超聲波信號發送給車雷達主控芯片進行處理。
6.如權利要求1所述的基于嵌入式ARM的智能車載終端，其特征在于，所述文本信息轉換模塊包括語音合成芯片和音頻放大電路，所述語音合成芯片內部由文本分析子模塊、語音合成子模塊和DAC模擬音頻輸出子模塊組成,所述語音核心芯片用于將任意文本合成中文語音輸出，并支持英文字母的合成。
【文檔編號】G05B19/042GK103885359SQ201410066648
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】王雪, 林格, 劉曉亮, 劉澤宇 申請人:中山大學