CN2882151Y - 车载记录仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车载记录仪，由嵌入式图像压缩处理器、视频数据采集模块、可编程接口控制模块、USB接口控制模块、移动硬盘、电源模块、时钟模块以及外部I/O控制模块构成；视频数据采集模块采集的视频数据，由可编程接口控制模块控制转换成数字信号存储，嵌入式图像压缩处理器处理视频数据采集模块传送来的数字图像信号，对其压缩后通过USB接口控制模块传送到移动硬盘上；外部I/O控制模块用来进行对系统功能的设定和操作；各个模块之间的电平转换、接口逻辑转换由可编程接口控制模块来协调。本实用新型结构简洁、体积小、制造成本低、安装方便，尤其是可隐蔽安装于车辆之上。适应于各种车型安装，该机也可供各类船舶使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种交通工具运行状况记录装置，具体说是以数字图像处理为核心，USB通信技术为手段，USB硬盘为存储设计的工业级可隐蔽安装的车载记录仪。
背景技术
随着经济的发展，汽车的拥有量(据国务院发展研究中心课题组的方案预测结果，中国汽车保有量在2005年达到3356万辆，2010年达到5669万辆，2020年达到13103万辆)和高速公路里程日益增加，公路交通的平均车速有了很大提高，这无疑对经济的发展起到了促进作用。但同时交通事故也相应增多，给人民的生命和财产安全带来了极大威胁。据中国公安部交管部门提供的数据统计，2003年中国发生公路交通事故66.7万次。死亡10.44万人，直接经济损失达33.7亿元。美国汽车工程师协会统计：美国每年约有26万起交通事故。大量的公路交通事故对公安交警部门的事故处理增加了工作量和难度。因而能够记录车辆行使状况的记录设备，成为了人们尤其是交通管理部门的渴求。他们渴望借助这种设备记录的行驶数据为公安交警部门的事故处理、协助破案提供有效的手段和依据，有充足的证据来分清肇事责任归属，也可作为保险部门进行理赔的辅助工具。但是，目前所见到的这类设备，由于体积大，成本高等原因，而不被人们所接受。
发明内容
本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种以数字图像处理为核心，USB通信技术为手段，USB硬盘为存储设计的工业级可隐蔽安装的车载记录仪，它结构简洁、体积小、制造成本低、安装方便，尤其是可隐蔽安装于车辆之上。
本实用新型车载记录仪，由嵌入式图像压缩处理器、视频数据采集模块、可编程(FPGA)接口控制模块、USB接口控制模块、移动硬盘、电源模块、时钟模块以及外部I/O控制模块构成；视频数据采集模块采集的视频数据，由可编程(FPGA)接口控制模块控制转换成数字信号存储，嵌入式图像压缩处理器处理视频数据采集模块传送来的数字图像信号，对其压缩后通过USB接口控制模块的USB-HOST接口传送到移动硬盘上；外部I/O控制模块用来进行对系统功能的设定和操作；其中各个模块之间的电平转换、接口逻辑转换由可编程(FPGA)接口控制模块来协调。
本实用新型结构简洁、体积小、制造成本低、安装方便，尤其是可隐蔽安装于车辆之上。适应于各种车型安装，该机也可供各类船舶使用。
附图说明
图1、是本实用新型车载记录仪的电原理框图；
图2、是本实用新型车载记录仪的各部件连接及数据流关系示意图；
图3、是电源模块结构图；
图4、是电源模块电原理图；
图5、是视频数据采集模块电原理图；
图6、是外部I/O控制模块电原理图；
图7、是USB接口控制模块电原理图；
图8、是可编程接口控制模块电原理图；
图9、是WIS嵌入式图像压缩处理器电原理图。
具体实施方案
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
实施例：如图1、2所示，车载记录仪，由WIS嵌入式图像压缩处理器(GO7007SB)、视频数据采集模块(为Philips公司的模拟视频A/D变换模块SAA7111)、可编程(FPGA)接口控制模块、USB接口控制模块、移动硬盘、电源模块、时钟模块、外部I/O控制模块(由按键、液晶显示、LED灯构成)构成；视频数据采集模块采集的视频数据，由可编程(FPGA)接口控制模块控制转换成数字信号存储，WIS嵌入式图像压缩处理器处理视频数据采集模块传送来的数字图像信号，对其压缩后通过USB接口控制模块的USB-HOST接口传送到移动硬盘上；外部I/O控制模块控制按键和液晶显示屏、LED灯，用来进行对系统功能的设定和操作，进行人机交互操作。其中各个模块之间的电平转换、接口逻辑转换由可编程(FPGA)接口控制模块来协调。
电源模块，如图3、4所示
采用分布式电源系统方案，向系统的各个模块提供所要求的电源。采用这个方案是为了减少电路板上两级电压转换的数量，从而提高输出功率，提高电源的利用效率。根据系统要求供电采用直流，系统处理板所需电压种类有：1.8V、3.3V、5V三种电压。
电源模块采用分布式电源系统方案，向系统的各个模块提供所要求的电源。采用这个方案是为了减少电路板上两级电压转换的数量，从而提高输出功率，提高电源的利用效率。先把输入电压变换为5V，然后再把5V的母线电压变换成为负载点电压。
视频数据采集模块，如图5所示
视频信号采集部分采用SAA7111，SAA7111是PHILIPS公司的一种增强型视频输入处理器芯片，它集A/D与解码功能于一身，片内还附有锁相、自动钳位、自动增益控制、时钟产生、多制式解码等电路，另外还可对亮度、对比度和饱和度进行控制。既支持PAL电视制式，又支持NTSC电视制式。SAA7111内部含有I2C接口，可简洁的通过I2C总线对SAA7111的工作方式进行设定。SAA7111的场同步信号VREF、行同步信号HREF、奇偶场信号RES0、象素时钟信号LLC2都由引脚直接引出，从而省去了以往时钟同步电路的设计，其可靠性和方便性有了很大的提高。这使得SAA7111被广泛的应用于放映机、数字电视、DVD录像机和游戏机等许多系统中。
SAA7111的主要特点如下：
·可编程选择四路视频输入的一路或两路，组成不同的工作模式，在其内部有两路模拟视频信号处理通道，可进行静态增益控制或自动增益控制，还有两路模数转换器；
·可对芯片编程进行自电平控制、抗混叠滤波、梳状滤波；
·能实现行场同步信号的自动检测和分离，并且行同步信号的起始位置与结束位置均可根据需要进行编程控制，片内产生的时钟通过数字PLL锁定行同步；
·场频50Hz或60Hz自动检测，并在PAL和NTSC制之间自动切换；
·能对不同输入制式的亮度信号和色度信号进行处理，并实现亮度、色度和饱和度的片内控制；
·提供两种数据方式供选择，这两种数据方式分别是RGB和YUV，可灵活输出不同的数字图像数据格式，主要有：4:1:1的YUV格式(12bit)，4:2:2的YUV格式(16bit)，4:2:2的YUV格式[CCIR-656](8bit)，5:6:5的RGB格式(16bit)和8:8:8的RGB格式(24bit)。
本实施例采用两片SAA7111，以实现实时处理两路并行视频信号。
时钟模块
时钟模块采用DS17285-3，DS17285-3实时时钟(RTC)是工业标准的DS1285和DS1685 PC实时时钟的后续产品。器件提供工业标准的DS1285时钟功能，可工作于+3.0V或+5.0V。DS17285还集成了许多增强特性，例如硅序列号、电源开/关控制电路、114字节用户非易失性SRAM外力2kB附加非易失性RAM、以及用于支持电源管理工作的32.768kHz输出。
DS17285电源控制电路允许系统通过外部激励开启电源，例如键盘或时间和日期(唤醒)闹钟。/PWR输出引脚可被任一此类事件触发，并可用于开启外部电源。/PWR引脚受软件控制，以便在某个任务完成后，能够接着关断系统。
DS17285是一款具有上述特性的时钟/日历芯片。外围元件仅需晶体和电池，以便在没有电源供电时保持时间日期信息和存储器数据。
本实施例是一个多时钟的处理平台，主时钟为50MHZ，其他工作时钟，由FPGA分频产生。
外部I/O控制模块如图6所示
外部I/O控制模块由按键和液晶显示屏、LED灯组成，系统提供四个触摸按键开关和一个CA1602两行16字符的液晶显示屏、三个LED灯。
四个按键中一个用来进行系统复位，其他三个为用户控制按钮，用来进行对系统功能的设定和操作。
液晶显示屏用来显示和设定系统时间，以及工作时间等信息。LED灯用来进行电源指示、系统工作指示和数据存储状态等信息。端口扩展和逻辑控制由ATMEGA16L来控制。
USB接口控制模块，如图7所示
USB接口控制模块主要由两部分组成，一个用于系统的调试和测试，采用图像压缩处理器GO7007SB上集成的USB控制接口，另一个进行压缩后的数据存储，采用图像压缩处理器GO7007SB的HPI接口扩展的USB2.0接口来实现。系统采用高速USB主机与外设控制器ISP1761，ISP1761提供与ISP1760相当的高速USB主机功能，它除了以每秒480Mbit的传输率连接到高速USB外设外，还能支持USB外设功能。这种双重角色的特性使设备在进行点对点连接时，不但可以扮演一个高速的PC外设，还可直接连接到各式各样的外设。此外，ISP1761还内置USB OTG功能，使便携式装置能藉由唯一一个连接器达到高速USB双重角色的功能。举例来说，一个内置ISP1761的移动电话可以藉着高速USB功能直接将文件传输到PC，也可以直接连接到像USB硬盘机(HDD)的高速USB存储装置，甚至通过相同的连接器撷取USB移动碟中的数据。单芯片ISP1761为器件和主机均提供了高速功能。它支持OTG，为各种便携设备提供点到点通讯，它还可用作USB主机。
可编程接口控制模块，如图8所示
对于FPGA即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。随着深亚微米VLSI技术的迅速发展，FPGA，CPLD等可编程逻辑器件的资源有了极大的发展，尤其是FPGA，器件的集成度已达到上千万门，系统工作频率达到几百MHz。FPGA在开发阶段具有安全、方便、可随时修改设计等不可替代的优点，在电子系统中采用FPGA可以极大的提升硬件系统设计的灵活性，可靠性，以及提高硬件开发的速度和降低系统的成本。FPGA的固有优点使其得到越来越广泛的应用。当片上器件可编程时，设计能力就可在工厂或现场得到充分利用。采用这种设计思路带来的好处主要是系统工作稳定，布线转换成功率高，设备调试周期短。系统的可编程接口控制模块的FPGA选用Altera公司Cyclone系列EP1C6。Cyclone系列器件是低价格，中等密度的FPGA，内部有5980个逻辑单元，20个4Kbit的RAM块和2个内部锁相环。该芯片的选择，大大减少了整体系统开发所需的时间和成本。
嵌入式图像压缩处理器(GO7007SB)模块，如图9所示
MPEG4视频压缩格式以其低码率、高质量，尤其是在高分辨率视频压缩方面的表现早已引起PC用户们的注意。DivX的风行，使我们相信MPEG4完全有可能成为视频领域的MP3。然而软件压缩速度限制了MPEG4格式节目的制作和传播。市场需要一款廉价的硬件MPEG4实时压缩解决方案。GO7007SB的出现，使用户可以在现有USB2.0总线带宽条件下发挥MPEG4的技术优势，拥有更大(Full-D1 720×480)和更流畅(30fps)的视频画面。我们采用了WIS的嵌入式图像压缩处理器GO7007SB。GO7007SB的输入格式支持CCIR-601和8位CCIR-656YUV 4:2:2，逐行或隔行扫描，外力CMOS影像传感器常用的四种RGB Bayer格式。输入分辨率从64×64以16像素为间隔，最高可达720×576。最大帧率在full-D1分辨率下为30fps，在CIF分辨率下可达120fps——可以以4倍速度生成VCD视频流。GO7007sb支持MPEG-4 Advanced Simple Profile@L3(支持B帧)，兼容DivX及WISmp4(唯思视频格式)。此外GO7007-1还支持MPEG-2MP@ML、MPEG-1、H263、MJPEG甚至用户定义格式。GOP结构可编程为I、IP、IBP或IBBP。最后，也是最重要的特点GO7007sb能够输出高质量的微软视频格式。GO7007SB采用了多项WIS专利技术。这些技术包括运动预测引擎、高精度DCT/IDCT、量化和反量化引擎，MPEG-4比特率控制(CBR/VBR)，帧变换检测及GOP调整算法等。视频压缩的大部分功能和参数可以在PC上调整，内部帧变换和比特率控制算法可以随驱动程序升级。GO7007sb可以提供面向窄带通信的高质量40Kbps QCIF视频，同时随Internet可用带宽变化动态调整比特率和帧率。GO7007sb生成的2Mbit/s MPEG4视频具有接近DVD的质量。其灵活的比特率调整更可以适应各种不同应用。
本实施例的工作过程为：
以WIS的嵌入式图像压缩处理器GO7007SB为整个系统的处理核心，由它控制和协调整个系统的工作，通过Philips公司的模拟视频A/D变换模块SAA7111来进行视频采集，然后FPGA接口模块控制转换后的数字信号存储，GO7007SB处理SAA7111传送来的数字图像信号，经过压缩后通过USB-HOST接口传送到移动硬盘上。同时通过外部I/O控制模块控制的按键和液晶显示屏、LED灯用来进行对系统功能的设定和操作，进行人机交互操作。
本实施例采用了MPEG4压缩技术，由于MPEG4标准具有出色的压缩速率和良好的图像效果，目前无论是压缩电影、视频电话，还是数码摄像机、数码相机，都将MPEG-4作为首选的视频压缩标准，更省硬盘空间。MPEG4在实现上采用硬压缩，使系统更稳定。
本实施例采用了USB OTG技术，USB2.0通信技术的应用，系统的速度更快，USB OTG技术的应用，使主/从机切换更为方便。
本实施例采用了USB移动硬盘技术。更方便安装和使用。USB技术的运用，迷你机箱设计，体积轻巧，便于工程安装，适用于各种移动条件下的安防应用。
摒弃操作系统，脱离PC机模式，无需安装任何软件，不会受到电脑病毒侵害。产品稳定性高，杜绝死机及病毒感染现象，系统超强稳定。
Claims (1)
1、一种车载记录仪，由嵌入式图像压缩处理器、视频数据采集模块、可编程接口控制模块、USB接口控制模块、移动硬盘、电源模块、时钟模块以及外部I/O控制模块构成；其特征是：视频数据采集模块采集的视频数据，由可编程接口控制模块控制转换成数字信号存储，嵌入式图像压缩处理器处理视频数据采集模块传送来的数字图像信号，对其压缩后通过USB接口控制模块的USB-HOST接口传送到移动硬盘上；外部I/O控制模块用来进行对系统功能的设定和操作；各个模块之间的电平转换、接口逻辑转换由可编程接口控制模块来协调。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN101145795B (zh) * | 2007-11-01 | 2010-12-08 | 广州市聚晖电子科技有限公司 | 一种实现双向通信和中继功能的射频收发器硬件结构 |
| CN106326059A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-11 | 合肥移顺信息技术有限公司 | 一种嵌入式设备自动化测试系统 |
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