CN103885359A - 一种基于嵌入式arm的智能车载终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于嵌入式ARM的智能车载终端，包括嵌入式ARM处理器、可视倒车雷达模块、GPRS通信模块、文本信息转换模块、存储模块、人机交互模块、GPS定位模块、音频模块、电源模块和多媒体播放模块，嵌入式ARM处理器用于数据交互；可视倒车雷达模块采集车尾环境图像以及探测车后障碍物的距离信息；GPRS通信模块用于车载语音电话的通信；文本信息转换模块用于语音提示；GPS定位模块用于车辆的定位导航；音频模块用于声音处理；电源模块用于提供工作电源。本发明提供的智能车载终端不仅为驾驶员提供了常规的通信、多媒体播放、娱乐、上网、定位导航等服务，还提供了可视倒车功能和文本信息语音播放功能，大大提升了驾驶员使用汽车时的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及智能车载技术领域，具体涉及一种基于嵌入式ARM的智能车载终端。
背景技术
目前，国内汽车行业发展迅速，汽车的产销量日益增长。随着现代科技的不断发展，社会进入了信息网络时代，汽车作为代步工具的同时，人们对其寄予了更多的期望功能。更希望汽车是生活及工作范围的一种延伸，在汽车上就像呆在自己的办公室和家里一样，可以上网、收听广播、处理工作、休闲娱乐、打电话等，这些功能的实现都需要借助安装在车上的电子产品来实现。安装在汽车上的电子产品主要分为两类：一类是汽车电子控制装置，包括发动机、底盘、车身电子控制（例如电子燃油喷射***、制动防抱死控制***、电子控制自动变速器、电子动力转向、安全气囊等），汽车电子控制装置要和车上的机械***进行配合使用，关系到汽车安全性和操控性能。另一类是智能车载终端，智能车载终端是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息***(行车电脑)、导航***、车载通信***、汽车音响及休闲娱乐***、上网设备等。汽车电子控制装置由于与汽车本身关系密切，主要是汽车生产商自行开发。而智能车载终端与汽车本身关系不大，其开发条件要求相对较低，并且其适用环境更加广泛，因此智能车载终端的开发正在成为一个新的热点。
随着智能车载终端技术的发展，很多高科技智能车载电子设备己经逐步普及。如车辆导航***能为驾驶员提供快速的路线查询，使驾驶员实时掌握自己的位置，可以在更短的时间内达到目的地。网络通信***在驾驶员眼睛不离前进方向、手不离开方向盘的情况下，通过车载信息中心接受网络新闻、电子邮件、电话和其他信息。移动多媒体***综合了DVD播放机、游戏设备、MP3播放器、收音机、电视等多种功能为一体，使驾驶员和乘客在车上就可以享受到丰富的多媒体服务。
人们在体验丰富的多媒体服务的同时也对汽车的安全性能提出了更高的要求，因此开发安全性能更强大的智能车载终端成为研究的热点方向之一。
现有的智能车载终端技术的技术方案有：内置日本索尼公司的多媒体导航***NV-XYZ的智能车载终端，其内置大容量硬盘，配有PC底座，提供插槽(支持无线网卡)、USB2.0接口以及记忆棒接口、除了具有导航功能外，还提供了多媒体播放、网络浏览、Email收发、文字处理、图片查看等功能。***采用了触摸屏技术，驾驶员还可以使用遥控器对其操作。
另一现有的智能车载终端是：CN-HDX730车载终端，具备所有的汽车音响功能，同时它还可以进行汽车导航，其内置了电视接收器，DVD播放器，其车载智能通讯***把无线电、全球定位***(Global Positioning System，GPS)及其他保持汽车连通的应用方案整合到一起，并以此带给驾驶者所需的即时信息服务和轻松的驾驶方式。
然而，现有技术主要采用倒车喇叭和倒车雷达的方式来提高倒车安全性，但前者只能提醒路人自行躲闪，而司机却一无所知，固定的障碍物更是无法探测，起到的作用微乎其微；而后者虽能把固定的障碍物通过报警的形式告知司机，但司机还是无法判断障碍物的确切位置，更不能探测地坑或低矮障碍物；另外，现有技术不能将文字信息转化成语音播放，驾驶员在行驶过程中不方便查收短信。
因此，有必要提供一种智能车载终端来解决现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于嵌入式ARM（Advanced RISC Machines）的智能车载终端，该***能应用于各种车辆上，实现可视倒车且具有语音提示功能，为驾驶员和乘客提供更加安全的乘车环境。
因此，本发明提供了一种基于嵌入式ARM的智能车载终端，包括嵌入式ARM处理器、以及与所述嵌入式ARM处理器相连的可视倒车雷达模块、GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术）通信模块、文本信息转换模块、存储模块、人机交互模块、GPS定位模块、音频模块、电源模块和多媒体播放模块，所述嵌入式ARM处理器用于处理与之相连接的各模块之间的数据交互；所述可视倒车雷达模块用于采集车尾环境图像以及探测车后障碍物的距离信息并显示；所述GPRS通信模块用于车载语音电话的通信，包括通话、收发短消息及GPRS无线上网；所述文本信息转换模块用于车载语音电话的短信阅读、来电报名以及语音提示；所述存储模块用于存储用户从互联网下载的多媒体资源；所述人机交互模块用于驾驶员与终端间的信息交互；所述GPS定位模块用于采集车辆的三维定位坐标，通过跟踪车辆的位置和行驶轨迹，从而实现车辆的定位导航；所述音频模块用于声音处理，包括终端的声音输出和外部声音的采集输入；所述电源模块用于为智能车载终端各模块提供稳定的工作电源；所述多媒体播放模块用于播放多媒体文件。
较佳地，所述人机交互模块包括显示器，所述显示器与所述嵌入式ARM处理器相连。
较佳地，所述显示器为触摸屏，所述触摸屏用于供驾驶员进行信息输入和***操作，同时将终端的信息以图形界面的方式直观的反馈给驾驶员。
较佳地，所述嵌入式ARM处理器采用S3C2440芯片处理器。
较佳地，所述可视倒车雷达模块包括倒车雷达主控芯片、车尾摄像头和超声波探头组成，所述倒车雷达主控芯片向超声波探头发送驱动信号，并对超声波探头返回的超声波信号进行处理，通过记录信号发送和接收的时间差，计算出车尾障碍物的距离，实现倒车雷达测距；所述车尾摄像头用于实时采集车尾图像信息并将采集到的图像信息实时发送给嵌入式ARM处理器进行处理并在显示模块上输出，实现可视倒车；所述超声波探头用于接收车雷达主控芯片发送的驱动信号并进行探测，并将接收到超声波信号发送给车雷达主控芯片进行处理。
较佳地，所述文本信息转换模块包括语音合成芯片和音频放大电路，所述语音合成芯片内部由文本分析子模块、语音合成子模块和DAC（Digital toAnalog Converter，数模转换器）模拟音频输出子模块组成，所述语音核心芯片用于将任意文本合成中文语音输出，并支持英文字母的合成。
与现有技术相比，本发明的基于嵌入式ARM的智能车载终端，不仅为驾驶员提供了常规的通信、多媒体播放、娱乐、上网、定位导航等服务，还提供了可视倒车功能和文本信息语音播放功能，大大提升了驾驶员使用汽车时的安全性。通过可视倒车雷达模块将车后障碍物的距离和车后的图像采集到嵌入式ARM处理器并通过人机交互模块进行显示，根据采集到的数据信息来提醒驾驶员，实现可视倒车；通过将来电联系人和短信内容通过语音播报出来，使驾驶员行驶过程中更安全地接收信息，提高驾驶的安全性，提升了用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明基于嵌入式ARM的智能车载终端的结构示意图；
图2是图1中的可视倒车雷达模块的结构示意图；
图3是图1中的文本信息转换模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如上所述，针对现有技术存在的不足，本发明在现有技术的基础上，从提高驾驶安全出发，提供了一种基于嵌入式ARM的智能车载终端。该智能车载终端除了能提供常规的多媒体播放、娱乐、上网、通信、GPS定位等服务外，还能提供可视倒车功能，驾驶员通过嵌入式智能车载终端显示可以方便地观察车后环境，实现高效、安全倒车。同时在传统车载电话的基础上，使用语音合成技术将短消息等文字信息转化成语音播放，方便驾驶员在行驶中查收短信，从而为驾驶员和乘客提供了更加安全的乘车环境。
具体地，参考图1，本发明实施例的基于嵌入式ARM的智能车载终端，包括嵌入式ARM处理器、以及与所述嵌入式ARM处理器相连的可视倒车雷达模块、GPRS通信模块、文本信息转换模块、存储模块、人机交互模块、GPS定位模块、音频模块、电源模块和多媒体播放模块。
嵌入式ARM处理器用于处理与之相连接的各模块之间的数据交互。嵌入式ARM处理器是整个智能车载终端的核心器件，其主要功能是为其他模块提供处理信息和数据交互的平台，其他模块通过与其相连接实现相应的功能。本发明实施例中优先选用了三星公司的S3C2440处理器作为智能车载终端的处理器，该款处理器最高主频可达266MHz，能够满足***对处理速度的要求。在集成度上，S3C2440具有丰富的控制器和多种通信接口，可以很大程度上减少***复杂度。
GPRS通信模块是一个通信子***，主要实现车载语音电话的通信功能，如通话、收发短消息等，并且还可以实现GPRS无线上网。
文本信息转换模块用于实现车载语音电话的短信阅读功能、来电报名和***中语音提示功能，语音合成模块可以将文本信息转化为语音播放出来，增加了驾驶员在行驶中获取信息的安全性。
存储模块主要用于存储用户从互联网下载的各种多媒体资源，如MP3、电影等。
人机交互模块的功能是用于驾驶员与***间的信息交互。较佳地，所述人机交互模块包括显示器，所述显示器与所述嵌入式ARM处理器相连。较佳地，所述显示器可为触摸屏，触摸屏用于供驾驶员进行信息输入和***操作，同时将终端的信息以图形界面的方式直观的反馈给驾驶员。显示器将***的信息以图形界面的方式直观的反馈给驾驶员，在嵌入式智能车载终端中，液晶显示器是驾驶员获得***信息的主要设备，就像PC机上的显示器。
GPS定位模块用于采集车辆的三维定位坐标，使用户可以方便跟踪车辆的位置和行驶轨迹，从而实现车辆的定位导航。
音频模块负责***的声音处理,包括***的声音输出和外部声音的采集输入,其中输入主要是通过麦克风实现录音功能。
电源模块是为智能车载终端各模块提供稳定的工作电源，汽车上主要提供12V直流电源，而本***需要12V，5V，3.3V三种直流稳压电源。其中可视倒车雷达模块需要12V电源，GPRS通信模块，文本信息转换模块使用5V电源，S3C2440处理器使用3.3V电源。因此电源模块在工作时先将汽车提供的12V直流电源转换到5V，然后再从5V转换到3.3V，从而为各功能模块提供合适的工作电源。
多媒体播放模块主要用来实现多媒体播放功能，对于播放多媒体文件，S3C2440处理器先将音视频数据通过软件解码，然后将解码后的数据传输给数字音视频编解码芯片，数字音视频编解码芯片将数据处理后，经过数模转换，最后通过多媒体播放模块进行播放。
较佳地，所述文本信息转换模块包括语音合成芯片和音频放大电路，所述语音合成芯片内部由文本分析子模块、语音合成子模块和DAC模拟音频输出子模块组成，所述语音核心芯片用于将任意文本合成中文语音输出，并支持英文字母的合成。
可视倒车雷达模块的主要功能是将车尾摄像头采集的车尾环境图像以及超声探头探测到的车后障碍物的距离信息显示在显示器上，使驾驶员可以方便观察到汽车尾部的真实场景以及障碍物与车尾的距离信息，方便驾驶员倒车行驶，实现可视倒车雷达功能。
参考图2，较佳地，所述可视倒车雷达模块包括倒车雷达主控芯片、车尾摄像头和超声波探头组成，在本发明实施例中，倒车雷达主控芯片采用GM3101芯片，GM3101倒车雷达主控芯片是一款将信号处理电路和单片机软件设计都集成在芯片内的专用倒车雷达主控芯片，它的主要功能是向超声波探头发送驱动信号，并对探头返回的超声波信号进行一系列处理，通过记录信号发送和接收的时间差，从而计算出车尾障碍物的距离，实现倒车雷达测距功能。与传统的单片机控制方案相比，它将信号处理电路和单片机软件设计都集成在芯片内，这样不仅降低了开发和生产成本，大大缩短了用户的开发周期，而且对整机的可靠性也有了很大提高。车尾摄像头的主要功能是实时采集车尾图像信息并将采集到的图像信息实时发送给S3C2440处理器进行处理并在显示器上输出，使司机在倒车时更加直观地观察车后的状况，实现可视倒车。超声波探头的主要作用是接收GM3101芯片发送的驱动信号，在接收到GM3101芯片发送的驱动信号后发送超声波信号和接收超声波信号，并在接收到超声波信号后将该信号送入GM3101芯片进行处理。
可视倒车雷达模块功能实现包括两个过程：
首先，当用户操作倒车档时，换档手柄处的检测装置会将倒档信息传给S3C2440处理器，S3C2440处理器向可视倒车雷达模块发送开启可视倒车功能信号，GM3101芯片电源被接通，并向超声波探头发送一个驱动信号，驱动超声波探头发出超声波信号，驱动信号发送完毕后，GM3101芯片等待信号返回，探头接收到超声波信号后，将信号送入芯片，进行信号放大、滤波、模数转换处理，记录信号发送和接收的时间差，根据此时间差计算障碍物距离，然后将距离信息送到S3C2440处理器，S3C2440对数据进行处理后，将距离显示到显示器上，并且根据需要输出语音报警提示信息；
然后，当用户操作倒车档时，换档手柄处的检测装置会将倒档信息传给S3C2440处理器，S3C2440处理器向可视倒车雷达模块发送开启可视倒车功能信号，GM3101芯片电源被接通，同时驱动车尾摄像头开启并采集图像信息，然后将采集到的图像信息实时发送给S3C2440处理器，S3C2440对信息进行相应处理后，将其显示到显示器上，并且根据需要输出语音报警提示信息。
需要说明的是，为了使驾驶员更容易判断障碍物距车身的距离和实际位置，在显示器显示的图像画面上增加了红、黄、绿三种颜色的宽度与车身在实际环境中宽度一致的辅助线。其中红色区域表示距车身0.6m以内的危险区域，在这个区域内的障碍物有可能撞到车身，驾驶员应确保障碍物在这个区域以外。黄线区域表示距车身0.6-1.2m的警戒区域，当这个区域内出现障碍物时，驾驶员应该及时调整倒车方向避免撞到障碍物。绿线以外的区域表示距车身1.2m以上的安全区域，驾驶员可以根据绿线的方向调整车身以便倒入车位。
本发明实施例的可视倒车雷达模块将超声波探测和图像动态采集与显示技术相结合，实现障碍物距离提醒和车后信息显示功能，有效弥补了超声波雷达的不足，有效的扫除了车后盲区。使驾驶员在倒车时更加直观地观察车后的状况，提高了驾驶员倒车安全性。
参考图3，本发明实施例的文本信息转换模块主要由XF-S3011中文语音合成芯片和音频放大电路构成。XF-S3011中文语音合成芯片是由安徽科大讯飞公司生产的一款高性价比的中文语音合成芯片，XF-S3011中文语音合成芯片内部由文本分析模块、语音合成模块和DAC模拟音频输出模块组成，它能将完整的语音合成***集成到单一的芯片内部，可以将任意文本合成中文语音输出，并支持英文字母的合成。
文本信息转换模块将文本信息转换成语音信息的具体过程是：当驾驶员收到短消息时，***提示是否开启短信阅读功能，当驾驶员按下触摸屏上的确认按钮后，S3C2440处理器将该短信息的文本信息发送给文本信息转换模块，文本信息转换模块接收到该文本信息后，中文语音合成芯片XF-S3011首先对该信息进行文本分析，并将分析的结果发送给语音合成模块进行中文语音合成，然后将合成后的语音信息发送到DAC模拟音频输出模块进行输出，最后经过音频放大后输出该短消息的语音信息，完成短信阅读功能。
与现有技术相比，本发明的基于嵌入式ARM的智能车载终端，不仅为驾驶员提供了常规的通信、多媒体播放、娱乐、上网、定位导航等服务，还提供了可视倒车功能和文本信息语音播放功能，大大提升了驾驶员使用汽车时的安全性。通过可视倒车雷达模块将车后障碍物的距离和车后的图像采集到嵌入式ARM处理器并通过人机交互模块进行显示，根据采集到的数据信息来提醒驾驶员，实现可视倒车；通过将来电联系人和短信内容通过语音播报出来，使驾驶员行驶过程中更安全地接收信息，提高驾驶的安全性，提升了用户体验。
以上对本发明实施例所提供的基于嵌入式ARM的智能车载终端，进行了详细介绍，本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种基于嵌入式ARM的智能车载终端，其特征在于，包括嵌入式ARM处理器、以及与所述嵌入式ARM处理器相连的可视倒车雷达模块、GPRS通信模块、文本信息转换模块、存储模块、人机交互模块、GPS定位模块、音频模块、电源模块和多媒体播放模块，所述嵌入式ARM处理器用于处理与之相连接的各模块之间的数据交互；所述可视倒车雷达模块用于采集车尾环境图像以及探测车后障碍物的距离信息并显示；所述GPRS通信模块用于车载语音电话的通信，包括通话、收发短消息及GPRS无线上网；所述文本信息转换模块用于车载语音电话的短信阅读、来电报名以及语音提示；所述存储模块用于存储用户从互联网下载的多媒体资源；所述人机交互模块用于驾驶员与终端间的信息交互；所述GPS定位模块用于采集车辆的三维定位坐标，通过跟踪车辆的位置和行驶轨迹，从而实现车辆的定位导航；所述音频模块用于声音处理，包括终端的声音输出和外部声音的采集输入；所述电源模块用于为智能车载终端各模块提供稳定的工作电源；所述多媒体播放模块用于播放多媒体文件。
2.如权利要求1所述的基于嵌入式ARM的智能车载终端，其特征在于，所述人机交互模块包括显示器，所述显示器与所述嵌入式ARM处理器相连。
3.如权利要求2所述的基于嵌入式ARM的智能车载终端，其特征在于，所述显示器为触摸屏，所述触摸屏用于供驾驶员进行信息输入和***操作，同时将终端的信息以图形界面的方式直观的反馈给驾驶员。
4.如权利要求1所述的基于嵌入式ARM的智能车载终端，其特征在于，所述嵌入式ARM处理器采用S3C2440芯片处理器。
5.如权利要求2所述的基于嵌入式ARM的智能车载终端，其特征在于，所述可视倒车雷达模块包括倒车雷达主控芯片、车尾摄像头和超声波探头组成，所述倒车雷达主控芯片向超声波探头发送驱动信号，并对超声波探头返回的超声波信号进行处理，通过记录信号发送和接收的时间差，计算出车尾障碍物的距离，实现倒车雷达测距；所述车尾摄像头用于实时采集车尾图像信息并将采集到的图像信息实时发送给嵌入式ARM处理器进行处理并在显示模块上输出，实现可视倒车；所述超声波探头用于接收车雷达主控芯片发送的驱动信号并进行探测，并将接收到超声波信号发送给车雷达主控芯片进行处理。
6.如权利要求1所述的基于嵌入式ARM的智能车载终端，其特征在于，所述文本信息转换模块包括语音合成芯片和音频放大电路，所述语音合成芯片内部由文本分析子模块、语音合成子模块和DAC模拟音频输出子模块组成，所述语音核心芯片用于将任意文本合成中文语音输出，并支持英文字母的合成。
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