智能小車系統(tǒng)主要由路徑識(shí)別、速度采集、轉(zhuǎn)向控制及車速控制等功能模塊組成。路徑識(shí)別功能采用CMOS攝像頭，將其模擬量的視頻信號(hào)進(jìn)行視頻解碼后，經(jīng)過(guò)二值化處理并轉(zhuǎn)化為18×90pix的圖像數(shù)據(jù)后送入MCU進(jìn)行處理;轉(zhuǎn)向控制采用基于模糊控制算法進(jìn)行調(diào)節(jié);而車速控制采用的是經(jīng)典PID算法，通過(guò)對(duì)賽道不同形狀的判斷結(jié)果，設(shè)定不同的給定速度。該系統(tǒng)以50Hz的頻率通過(guò)不斷地采集實(shí)時(shí)路況信息和速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，如圖1所示。
　　
　　智能小車的圖像采集與存儲(chǔ)
　　圖像采集模塊設(shè)計(jì)
　　CMOS攝像頭正常供電后，便可輸出原始圖像的信號(hào)波形，它是PAL制式的模擬信號(hào)，包含行同步、行消隱、場(chǎng)同步、場(chǎng)消隱等信號(hào)如圖2所示。但該形式的信號(hào)并不能被CPU直接使用，需要加入視頻解碼芯片如SAA7111，它的功能是將攝像頭輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生各種同步信號(hào)，CPU利用此同步信號(hào)將圖像的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在一個(gè)外部FIFO芯片AL422中，這便構(gòu)成了基本的路徑檢測(cè)模塊，如圖3所示。
　　
　　圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
　　SAA7111是飛利浦公司一款增強(qiáng)型視頻輸入處理器芯片，常應(yīng)用在嵌入式視頻應(yīng)用的高度集成的電路中。工作時(shí)，模擬視頻圖像從SAA7111的4個(gè)輸入端口中的一個(gè)端口輸入，經(jīng)模擬處理后，一路通過(guò)緩沖器從模擬輸出端輸出用于監(jiān)視，另一路經(jīng)A/D后產(chǎn)生數(shù)字色度信號(hào)、亮度信號(hào)，分別進(jìn)行亮度信號(hào)處理、色度信號(hào)處理。亮度信號(hào)處理的結(jié)果，一路送到色度信號(hào)處理器進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生Y、U、V信號(hào)，經(jīng)格式化后從VPO輸出，輸出的信號(hào)格式有422YUV或CCIR-656（8位）等;另一路進(jìn)入同步分離器，經(jīng)數(shù)字PLL，產(chǎn)生相應(yīng)的行、場(chǎng)同步信號(hào)HS、VS及像素時(shí)鐘信號(hào)LLC和LLC2等信號(hào)，這些信號(hào)是實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)采集的依據(jù)。SAA7111輸出的每幀圖像大小可設(shè)為720×286，其數(shù)據(jù)量相對(duì)于單片機(jī)的處理速度來(lái)說(shuō)是比較大的，較為理想的圖像大小是18×45，壓縮后的數(shù)據(jù)量?jī)H為原始圖像的0.394%。為了使圖像的數(shù)據(jù)得到有效壓縮，可以采用將圖像的數(shù)字信號(hào)存入FIFO中，經(jīng)過(guò)一定的分頻處理后便能壓縮圖像大小，系統(tǒng)所采用的FIFO芯片是AL422B。
　　為了實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)字信號(hào)的分頻處理，可以分為兩種實(shí)現(xiàn)方式，其一是軟件分頻，另一種是硬件分頻。對(duì)于軟件分頻來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)不需要額外的分頻電路，而是單片機(jī)利用解碼芯片SAA7111輸出的控制信號(hào)，對(duì)讀時(shí)鐘進(jìn)行分頻后再執(zhí)行實(shí)際的讀操作，這種方式的缺點(diǎn)是分頻工作需要占用單片機(jī)資源，影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性等性能;對(duì)于硬件分頻來(lái)說(shuō)，需要加入專門的分頻處理電路，在不需要單片機(jī)控制的條件下實(shí)現(xiàn)圖像的壓縮，從而在根本上減少了單片機(jī)處理的數(shù)據(jù)量并縮短讀取圖像的時(shí)間。因此該系統(tǒng)采用了硬件分頻的方式，具體信號(hào)的分頻模式如圖4所示，CREF代表像素時(shí)鐘，分頻后得到的是AL422B的寫時(shí)鐘WCK，HREF代表行參考信號(hào)，分頻后得到的信號(hào)作為AL422B的寫允許信號(hào)。