基于异构多核体系的汽车远程监控系统设计

　　0 引言

　　随着汽车日益家庭化，汽车被盗事件屡屡发生，据不完全统计，我国每年汽车被盗数目达十万之多。针对现有汽车监控防盗系统存在的噪声污染、误报率高、不稳定、功耗高等缺点，本设计提出一种基于异构多核体系的汽车远程监控系统，采用两块Nios II软核作为主处理器构成双核系统，将硬件DSP处理IP作为双核系统的协处理器，构成异构多核的嵌入式系统。采用高精度CMOS摄像头采集被监控区域的视频图像，通过VGA实时进行输出监控，同时对图像数据进行一系列处理，判断监控区域是否有异物闯入。从而降低误报率的同时，进一步提高了监控系统的稳定性和实时性。

　　1 设计方案

　　系统采用Altera公司提供的DEl开发平台，检测传感器组包括：震动、加速度倾角传感器，完成对汽车监控系统中的加速度、倾角、震动能量参数的测量。CMOS图像传感器完图像的采集工作，经FPGA图像预处理后于VGA口实时监控，经JPEG编码器将图像进行压缩。采用双核Nios II进行系统控制和图像处理运动目标检测。射频模块完成GPRS无线通信，将图像数据以及监控信息通过GPRS网络发送到监控中心和用户手机。其系统硬件框图如图l所示。

　　2 系统硬件设计

　　2.1 异构多核体系

　　在设计中，由于有大量的实时图像数据运算，一块CPU的计算速度无法满足要求，甚至出现错误结果，这里采用两块NIOS II构成双核系统，同时设计硬件DSP处理IP作为双核系统的协处理器，共同完成任务。

　　Nios II Corel作为主控核，运行UCOS II操作系统，管理所有任务的调度工作，完成汽车传感器的采集、加速度倾角震动的计算、短信彩信的发送等。Nios II Core2作为辅助核，完成采集连续两帧的视频图像，并进行实时运动目标检测算法。双核之间的通信通过Mailbox IP核共享On Chip Memory实现。同时设计Sobel算子边界检测硬件图像预处理模块和JPEG图像压缩IP作为双核系统的协处理器，构成异构多核的嵌入式系统。结构框图如图2所示。由于SDRAM作为视频图像的缓存，这里将Corel运行于SRAM。Core2运行于Flash，读写数据和堆栈存储于SRAM中。

　　2.2 汽车传感器采集板设计

　　汽车传感器信号采集板采用AD公司的加速度传感器ADXL202AQC，用于对汽车的X/Y方向加速度、倾角以及震动值进行测量，传感器采集系统框图如图3所示。ADXL202AQC采用MEMS工艺制作，是一种低价格、低功耗、单芯片集成双轴加速度传感器，3～5.25V单电源供电，工作电流小于6mA，可以测量0～5kHz、±2g范围内的动态或静态加速度，60Hz时分辨率为2mg，可以数字、模拟信号形式输出。