| 1 引言
疲勞駕駛是造成交通事故的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，駕駛疲勞造成的交通事故無(wú)論是絕對(duì)數(shù)字還是所占比例都是最高的。如何有效檢測(cè)駕駛員的疲勞狀態(tài)，并在其出現(xiàn)睡意時(shí)給予警告或提醒其停車休息已成為研究熱點(diǎn)。應(yīng)用駕駛員疲勞檢測(cè)系統(tǒng)主動(dòng)預(yù)防交通事故，可以在一定程度上減少交通事故的發(fā)生，減少交通事故帶來(lái)的危害，使駕駛員駕駛和公眾出行更安全。目前國(guó)內(nèi)外駕駛員疲勞檢測(cè)的方法可歸納為3種：①監(jiān)測(cè)司機(jī)個(gè)體行為特征，例如，眼瞼的活動(dòng)，點(diǎn)頭的動(dòng)作，閉眼，握力等；②監(jiān)測(cè)司機(jī)的生理信號(hào)，如心電圖、腦電圖、肌肉活動(dòng)情況等；③監(jiān)測(cè)車輛參數(shù)，速度、加速度等。PERCLOS是一種通過(guò)檢測(cè)駕駛員眼睛的閉合程度信息的方法反映駕駛員的疲勞，它能準(zhǔn)確地反映疲勞狀態(tài)。因此，這里提出一種基于ADSP-BF533控制器和PERCLOS方法的非接觸式、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的駕駛員疲勞檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，此系統(tǒng)可以準(zhǔn)確檢測(cè)駕駛員的疲勞狀況，并給出警告。
2 系統(tǒng)概述
該系統(tǒng)采用ADI公司Blackfin系列的高性能體系結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)DSP處理器BF533為核心處理器，它具有2個(gè)MAC信號(hào)處理引擎，采用正交類 RISC微處理器指令集，特有的專用視頻指令使其具有顯著的視頻處理性能。前端采用CN00-303ROFD0攝像頭實(shí)時(shí)采集駕駛員面部圖像信息，然后通過(guò)PPI接口以DMA方式將數(shù)據(jù)傳送到SDRAM中，每傳送完一幀圖像，BF533處理器通過(guò)運(yùn)行的疲勞檢測(cè)程序分析輸入數(shù)據(jù)和視頻流，檢測(cè)駕駛員的疲勞狀況，并對(duì)視頻MPEG-4編碼，保存到IDE硬盤。當(dāng)檢測(cè)到駕駛員疲勞時(shí)可通過(guò)ISDl700發(fā)出語(yǔ)音告警。系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要由視頻采集模塊、存儲(chǔ)系統(tǒng)、語(yǔ)音報(bào)警模塊和電源模塊等4部分組成。
3．1 視頻采集模塊
視頻采集是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常重要的部分。采集的圖像分辨率大小將直接影響DSP的處理效果。CMOS圖像傳感器選用PO3030K，該器件像素陣列為 640×480，具有缺陷糾正、邊緣增強(qiáng)、色彩糾正、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光控制、反射光補(bǔ)償?shù)裙δ�，其�?shù)據(jù)輸出格式有：YCbCr4:2:2、 YUV4:2:2、5:6:5RGB、5:5:5RGB等多種模式，可通過(guò)I2C總線控制。CMOS圖像傳感器PO3030K與BF533的接口連接圖如圖2所示。
CMOS圖像傳感器的12C_SCL、12C_SDA引腳分別與BF533的PF0、PF1相連，其像素輸出端口D0～D7與BF533的PPI0～PPI7相連，PO3030K的像素時(shí)鐘作為PPI的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘。
3．2 存儲(chǔ)器系統(tǒng)
存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于圖像緩存和視頻存儲(chǔ)。程序存儲(chǔ)器選用能電擦寫、掉電保護(hù)的 Flash存儲(chǔ)器Am29LV800DB，該器件為8 Mbit。數(shù)據(jù)寬度可配置成8位或16位。Am29LV800DB與BF533的接口連接如圖3所示。
在處理圖像中，由于圖像數(shù)據(jù)量很大，BF533內(nèi)存有限，所以系統(tǒng)外部擴(kuò)展SDRAM做為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。SDRAM選用Hynix公司的 HY57V561620C,該器件是一款4 Bankx4 Mxl6Bit的同步高速動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，完全滿足數(shù)據(jù)緩沖的需要。HY57V561620C與BF533的接口連接如圖4所示。
視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用大容量的ATA_IDE硬盤存儲(chǔ)。ATA_IDE接口的硬盤為計(jì)算機(jī)最常用的存儲(chǔ)設(shè)備，其總線接口方式與控制時(shí)序滿足BF533的 EBIU接口的總線控制時(shí)序，可通過(guò)該接口直接與硬盤IDE接口連接。連接接口框圖如圖5所示，CPLD的作用是為IDE硬盤分配總線地址，IDE硬盤有兩根地址線IDE_CS1和IDE_CS2。IDE_CS1選通命令塊寄存器，命令塊寄存器包含對(duì)硬盤讀寫控制的寄存器，通過(guò)配置這些寄存器對(duì)硬盤讀寫操作；IDE_CS2選通控制塊寄存器，包含設(shè)備控制、狀態(tài)讀取等寄存器。由于硬盤的邏輯電平為5 V，BF533的邏輯電平為3.3 V為了使其相匹配，采用總線驅(qū)動(dòng)器74LVC245為電平轉(zhuǎn)換。74LVC245為雙向8位總線驅(qū)動(dòng)器，兩片用于數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)，一片用于控制信號(hào)線的電平匹配。74LVC245傳輸數(shù)據(jù)方向的控制引腳DIR，其邏輯時(shí)序與BF533的讀控制時(shí)序相同，將其連接在BF533的AOE引腳，以控制數(shù)據(jù)的傳輸方向。IDE在硬件連接上有兩種工作模式：DMA傳輸模式和PIO傳輸模式。由于BF533的DMA控制器只是從接口到內(nèi)存的控制，無(wú)法對(duì)外部器件做DMA 控制。如需實(shí)現(xiàn)硬盤的DMA傳輸模式，必須選用專用的DMA控制。為了簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，選用PIO16位模式作為硬盤的控制模式。
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