1 引 言

　　当今，道路建设跟不上机动车辆的日益增多所带来的负荷量，加之交通警力的缺乏，导致机动车辆事故频发。一些轻微的刮蹭的发生却常常导致主干道的大堵塞。自行解决非重大交通事故无疑成为了解决这一问题的理想途径。基于SOPC技术的交通事故自动处理设备可置于每部机动车辆中，达到自动处理交通事故的目的，成本低，实用性、可扩展性强。

　　本设备设计目标：当机动车行驶途中遇到车祸，车主可首先通过该设备通过配备的GPS进行定位，通过设备上的GSM与交管部门取得联系，通过设备上的摄像机记录车祸现场和车牌号等相关信息，设备还可搭载基于SOPC上的无线电通讯设备实现与相关部门的语音通讯。

　　2 硬件组成设计

　　采用ALTEra公司的SOPC开发工具，系统的开发包括硬件和软件两大部分，使用SOPC Builder生成NIOS，NIOSⅡ嵌入式处理器。NIOS，NIOSⅡ嵌入式处理器开发工具允许用户配置一个或多个NIOS，NIOSⅡCPU，从标准库中添加外围设备，综合处理自定义系统，与QUARTusⅡ设计软件一起编译系统。硬件框图如图1所示。

　　2.1 GPS与GSM部分NIOS-1同键盘、LED和LCD显示器、汽车中控系统以及GPS系统等外部设备的连接比较简单，GSM系统的连接较为复杂，将在软件部分加以说明。这部分的工作流程是：来自汽车中控系统和GPS系统的信息可以显示在LED和LCD显示器上，也可以通过GSM系统进行无线发送。用户可以通过键盘对系统进行控制，交管部门也可以通过GSM系统对汽车中控系统进行远程无线控制。

　　2.2 摄像头部分采用SCCB控制器控制摄像头。系统中使用的摄像头型号是Omni Vision公司的OV7649CAMERAChipS芯片及其配套的CMOS镜头。这是一款低电压的CMOS图像传感器芯片，通过其特有的SCCB(Serial Camera ControlBus)总线的控制，可以实现全帧、半帧、子采样等各种形式的图像输出，输出格式可选择配制成YUV，RGB或者原始RGB等，另外可进行自动曝光控制，图像增益控制等，而所有的配置都是通过SCCB总线进行更改。状态机模型可简化为6种状态：Idle空闲；Bit_Start比特开始；Bit_Mid_LOW比特传输中低位传输；Bit_Mid_HIGH比特传输中高位传输；Bit_End比特传输结束；Trans_End整个传输结束。根据具体的跳转流程，用VHDL语言中的条件语句可以方便地完成，在此不再赘述。

　　TYPE states IS(Idle，Bit_Start，Bit_Mid_LOW，Bit_Mid_HIGH，Bit_End，Trans_End)；SIGNAL now-State：states；下面对其中填充帧数据的过程进行描述：

在仿真过程中，由于要就很长一段时间的信号进行分析，所以限于篇幅，无法将仿真结果尽列于此。在工程实际使用中，SCCB总线控制模块已经被验证无误，能够正确地实现摄像头的配置，并且拍出的图片质量也达到了预期水平。

　　2.3 无线电通讯部分这一部分是整个系统中最复杂也是占用资源最多的一部分。在此重点阐述。该部分同样采用SOPC技术实现的无线电通讯功能可以比传统的无线电系统减少成本。并且整合了整个系统使其都基于FPGA开发板上。这部分的功能实现如下：将语音编解码程序移植到两个NIOSⅡ(NIOSⅡ-1，NIOSⅡ-2)软核处理器上实现；利用PCIIP核在FPGA中增加了32 B的PCI Slave总线接口。利用NIOSⅡ-3处理器实现了系统参数的动态配置功能，并实现了原系统中通用控制器的控制管理功能；利用NIOSⅡ-4软核处理器完成卷积码编码和维特比译码；在系统中加入了以太网IP核，配合外部以太网PHY接口芯片为电台扩展了以太网接口，并增加了SDRAM控制器，为系统外扩了SDRAM存储器，进一步增强了电台的数据处理能力。在用户逻辑中设计了可变长度的匹配滤波器，完成扩频信号的解扩，数据的解调。

　　在该部分系统中，NIOSⅡ-1处理器用来实现实时的24 k。32 k速率∑-△语音编码器，NIOSⅡ-2处理器用来实现∑-△语音的实时解码器，这两个处理器采用NIOSⅡPF高速型32位内核；NIOSⅡ-3处理器采用标准型内核，用来完成系统参数的配置、人机交互界面、电台管理和控制以及系统中FLASH配置内容的在线更新工作；系统增加的10／100 M以太网接口支持设备通过网络远程配置和管理，包括电台使用伪码的下发、电台使用密钥的下发、系统参数的远程更新、新功能的重新配置等，为实现一定区域中所有工作电台的空中管理提供了可能。通过在FPGA中增加NIOSⅡ-4处理器，用来实现信道编码和译码，提高系统的误码率性能，以很小的代价方便地为电台引入数传功能。我们在使用(2，1，7)卷积码配合维特比译码进行仿真，使用了一个NIOSⅡPF等级的处理器配合少量用户逻辑，完成了不低于10 kb／s速率的卷积编码和维特比译码工作。

　　3 软件部分在此着重介绍GPS／GS部分的系统软件组成：系统软件主要由主程序、GPS管理子程序和GSM管理子程序等部分组成。主程序完成系统的初始化，以及键盘、LED、LCD显示器和汽车中控系统的操作管理等。GPS管理子程序主要负责从GPS系统接收时间和位置信息。请求GPS系统返回ASCII时间位置信息的二进制命令为：

　　日期：mm是月(01～12)，dd是日(01～31)，yy是年(99～19)。

　　世界时间(UTC)：hh是时(00～23)，mm是分(00～59)，ss是秒(00～59)。

　　纬度：dd是度(00～90)，mm.mmmm是分(00～59.9999)，n是方向(N是北，S是南)。

　　经度：ddd是度(000～180)，mm.mmmm是分(00～59.9999)，w是方向(W是西，E是东)。

　　信息长度是96字节。

　　对应的管理子程序为：

　　GSM管理子程序主要负责GSM系统的数据收发管理。GSM系统的数据收发以短信形式进行，选择短信格式的AT命令为AT+CMGF，收发短信的AT命令分别为AT+CMGR和AT+CMGS，对应的管理子程序为：

　　4 结语本文设计一个应用SOPC技术实现的交通事故自动处理设备，利用SOPC技术提高了交警对事故处理的速度，且传送性能稳定。实验表明把SOPC技术引入交通部门的事故管理中，不仅能节省交通部门处理事故的费用，而且提高交警处理事故的效率，为交通部门提供精确、可靠的信息，具有很好的理论意义和实际价值。