基于FPGA的倒车可视影像系统设计与实现
随着我国经济的快速发展，汽车已成为每个家庭不可缺少的出行工具，而汽车在倒车时存在的盲区很容易发生事故。为了减少事故发生率，保证汽车的驾驶安全，本文设计了一种基于FPGA的倒车可视影像系统，能够清晰实时显示车后影像，准确测量汽车与障碍物之间的距离，并根据距离的远近发出不同的报警声音。此外，当有人经过时，系统能够实时报警，从而大大提高司机倒车时的安全性。该系统电路结构简单，功耗低，可靠性高。
系统设计使用了Xilinx FPGA Zynq-7000系列开发板，并利用Verilog语言进行了开发。系统主要由以下几个模块组成：图像采集模块、图像显示模块、传感器测距模块、红外模块、数码管模块和预警模块。其中，图像采集模块采用像素为30万的OV7725摄像头，通过程序配置摄像头，使其输出RGB565格式的每秒60帧的640*480图像。摄像头配置主要是通过SCCB协议对相关寄存器的配置，系统加电后首先进行这一步，等待配置完成后其余模块才开始工作。
传感器测距模块使用了超声波传感器HC-SR04来测量汽车与障碍物的距离，利用超声波测距原理的间接测量法。超声波传感器发射频率特征与接收传感器类似，使用的是40kHz的高灵敏度频率值，具备非接触式距离感测功能，测距精度高。
红外模块采用了红外传感器，通过传感器发出的红外线遇到障碍物时进行检测。系统中数码管的控制使用了74HC595器件，该器件负责串行输入数据，并实现串行到并行的转换，从而控制数码管的动态扫描显示。
系统的设计充分考虑了实时性、稳定性和可靠性，通过硬件实现图像采集和处理，能够实时显示车后影像，并将检测到的距离数据传输到FPGA芯片进行分析处理。通过液晶屏实时显示车辆后方的图像，并通过数码管动态显示障碍物距离车辆的距离。如果计算的距离小于设定值，系统会通过蜂鸣器发出声音提醒驾驶员注意。
由于HDMI传输的是数字信号，相比模拟信号，其传输的图像更加清晰。因此，本设计采用了HDMI接口进行视频信号的传输。开发板内部已经下载好相应的FPGA程序逻辑，视频数据经过FPGA处理后通过开发板的接口传输出去，并最终通过HDMI接口转换信号后发送给显示器。
文章作者吴冉为南阳理工学院计算机与信息工程学院的一名硕士研究生，主要研究方向为通信电子和电气工程。
本文所提出的基于FPGA的倒车可视影像系统设计，不仅技术先进，而且在实际应用中能够有效地提高倒车的安全性，减少因后视不良所造成的安全隐患。通过使用FPGA技术和相关硬件模块，实现了倒车影像和距离检测的高精度，同时系统的设计和实现过程也具有重要的技术参考价值。
