图3-12 三级放大电路图
3.2.6 语音报警系统电路
1、语音报警电路的工作原理：
本系统在设计时采用了华邦公司的ISD(Information Storage Device)系列语音芯片，该芯片使用了DAST-直接模拟存储技术的存储技术，将最初原始的语音信号以模拟信号的形式直接存入不挥发存储器中，无须A/D或D/A转换。这种具有突破性技术的EEPROM存储技术同其它数字存储方式相比，在可以增加存储容量的同时，又可提高语音信号存储与还原的保真度。ISD语音该芯片内部集成了振荡电路、前置放大器、自动增益控制、抗混叠滤波器、平滑滤波器、输出放大器等物理部件。该语音报警芯片及其工作电路具有：零功率存储、易与微处理器接口等优点。在本设计中根据该系统实际需求确定录制内容的长度。我们在系统设计中选用ISD2540语音芯片，ISD2540语音芯片可以提供32s~120s的录放音时间。在本系统的设计过程中，当超声波探头探测到距障碍物的距离小于5m时，启动语音播报系统播报距离告知司机注意情况。例如，当探测到的距离是≤3m时，系统就会通过语音提示司机“注意”距后方障碍物还有3m；当探测到的距离≤1.5m时，系统在播报探测距离的同时还会同时播放“危险\等提示音，以提醒驾车者注意；当探测到的距离小于0.3m时，系统将不直接报出探测的距离，而是播放“停车、停车”的录音，来提示泊车者应立即刹车了。图3-13给出了控制语音录制和分段播放的控制芯片与ISD2540的接口电路图。
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图3-13 ARM与ISD2540的接口电路图
2、语音信息的录制过程：
在选用了合适的录/放音芯片ISD2540后，我们便可对芯片进行录放音的设置，根据环境设置的需要对不同的报警情形录入相应的提示声音，并根据具体情况有ARM芯片对录音芯片进行驱动，让其选择合适的放音地址，警示开车者。
我们采取直接模拟存储技术(DAST)对ISD2540语音芯片进行的语音录制，选择合适的录音环境是必须的，先使用真人语音由话筒进入ISD2540内部存储器阵列中，再对录制的语音信息进行分段处理。根据ARM与ISD2540的接口原理图。语音信息录制的过程如下：
使语音芯片ISD2540工作于录音模式(P/R=?0?)要先按下Kl键，当ARM检测到输出口PC7=?0?后，将待存放的语音信息的首地址送到ISD2540地址线上，使ISD2540上电(PD=?0?)，上电延时后ISD2540的片选信号地址有效(/CE=?0?)，相应的ISD2540进入录音状态。语音信息的录制根据录制过程的需要，对片选信号(/CE)的控制分为连续录音和分段录音两种模式。连续录音是指在语音的录制过程中/CE始终保持为?0?，这样EEPROM存储器中就可存放录制的语音信息。分段录音是指每录完一段语音信息后可以将ISD2540的片选信号/CE置?l?，这样ISD2540便会自动在这段语音后面加上一个/EOM信号(End of Message)，/EOM信号可在分段播放时向单片机申请中断，再录制下一段语音时使/CE为?0?，此时被录制的语音将存放于上一段语音信息之后。我们在分段录音时始终保持上电状态(PD=?0?)。因为当/CE=?1?而PD=?0?时，ISD2540停止录音，此时内部地址指针不
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会被复位，当下一次/CE=?0?时，地址指针将从上一次暂停的地方继续向下递增。而ISD2540一旦掉电(PD=?1?)，其内部地址指针将被复位，当录音重新开始时将从启时地址开始存放，这样就会覆盖此前的录音记录。
3、放音时间
放音时间是指语音芯片用定时器控制的方法进行控制，使能定时器后开始播放语音，当定时器达到定时时间后，在定时器中断服务程序停止播放语音。外部中断控制的方法控制语音播放是通过1SD2540的/EOM信号向ARM主控芯片申请中断，当中断服务程序结束后，结束语音播放。此外，放音时间的控制、放音模式的选择要互相对应。当采用寻址模式放音时，只能采用定时器控制放音时间。因为在寻址模式下，分段录音时所附加的/EOM信号是不起作用的，即/EOM信号不能向单片机申请中断，也就不能结束放音过程。当采用操作模式放音时，定时器和外部中断都可以控制语音播放时间的长短，只是在软件设计上要避免中断重入而导致程序的跑飞。
语音的分段播放是依据探测距离的变化而改变的，在语音芯片的存储地址中由不同的起始地址开始播放出探测的距离。语音播放的过程如下：ISD2540的工作于放音模式(P/R=?l?)，然后，将待播放内容的起始地址送到ISD2540的地址线上，?再使ISD2540上电(PD= ?0?)。起始地址的确定：无论采用那种录音模式的播放方法，只有再找准各分段内容的起始地址后才可使倒车雷达准确的报出测量的距离和相应的地址上存储的相关内容。在此我们可以借助PC机的COM口和串口调试助手应用程序来确定。
ISD2540语音芯片的播放模式有寻址模式和运行模式两种播放方式。这两种工作模式的选择是由语音芯片的两位最高地址线所决定的。ISD2540语音芯片，当地址线最高两位A8=?l?且A7=?1?时，ISD2540为放音运行模式。ISD2540有7种运行模式(M0~M6)，这由M0~M6的7个引脚来确定。当地址线最高两位A8=?0?或A7=?0?时，ISD2540的放音模式为寻址模式，此时A0~A8地址线决定放音的起始地址。寻址模式和运行模式二者是不兼容的，同一时刻只能使用二者之中的一种。
放音时间的控制：由于语音芯片播放的语音内容长短不同，所以我们必须控制语音的播放时间，从而及时的播放所需的内容。控制语音播放时间的方法有两种：定时器控制和外部中断控制。定时器控制是指在语音开始播放的时使能定时器，而当定时器定时时间达到后，在定时器中断服务程序中停止语音播放。外部中断控制方法是通过ISD2540的/EOM信号向单片机申请中断，也就是在中断服务程序中结束语音播放。放音时间的控制和放音模式的选择要互相对应。当采用寻址模式放音时，只能采用定时器控制放音时间。因在寻址模式下，分段录音时附加的/EOM信号不起作用，即/EOM信号不能向单片机申请中断，从而也就不能结束放音。当采用操作模式放音时，定时器和外部中断都可以控制语音的播放时间，只是在软件设计上也要避免中断重入而引起的程序跑飞。
3.3 硬件系统的PCB板的设计原则
S3C2410的片内工作频率高，因此，在印刷电路板的设计过程中，应该遵循一些高频电路设计的基本原则，否则会使系统工作不稳定甚至不能正常工作。 我们在印刷该系统的电路板时应注意以下几个方面。 (1)、电源滤波
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为提高系统的电源质量，消除低频噪声对系统的影响，一般应在电源进入印刷电路板的位置和靠近各器件的电源引脚处加上滤波器，以消除电源的噪声，常用的方法是在这些位置加上几十到几百微法的电容。
同时，在系统中除了要注意低频噪声的影响，还要注意元器件工作时产生的高频噪声，一般的方法是在器件的电源和地之间加上0.1uF左右地电容，?可以很好地滤出高频噪声的影响。
(2)、电源分配
实际的工程应用和理论都证实，电源的分配对系统的稳定性有很大的影响，因此，在设计印刷电路板时，要注意电源的分配问题。
在印刷电路板上，电源的供给一般采用电源总线(双面板)或电源层(多层板)的方式。电源总线由两条或多条较宽的线组成，由于受到电路板面积的限制，一般不可能布得过宽，因此存在较大的直流电阻，但在双面板得设计中也只好采用这种方式了，只是在布线的过程中，应尽量注意这个问题。
在多层板的设计中，一般使用电源层的方式给系统供电。该方式专门拿出一层作为电源层而不再在其上布信号线。、由于电源层遍及电路板的全面积，因此直流电阻非常的小，采用这种方式可有效的降低噪声，提高系统的稳定性。
(3)、同类型信号线应该成组、平行分布。
在各种微处理器的输入输出信号中，总有相当一部分是相同类型的，例如数据线、地址线。
对这些相同类型的信号线应该成组、平行分布，同时注意它们之间的长短差异不要太大，采用这种布线方式，不但可以减少干扰，增加系统的稳定性，还可以使布线变得简单，印刷电路板的外观更美观。
4 软件设计及调试
系统采用三星公司生产的ARM芯片做控制器，本系统软件的设计首先要在ARM架构上搭建开发环境、移植boot loader、下载/删减编译内核添加设备驱动、设置Flash分区、开发USB设备驱动。整个软件采用模块化设计，由主程序、超声波发射/接收子程序、超声波测距子程序、USB视频采集子程序、显示子程序和报警子程序等多个模块组成。
软件的设计是本设计系统的又一个重要问题。此外关于超声波的发生和接受部分，用产生的PWM脉冲去驱动555振荡器，同时触动ARM中的定时器开始计时，当超声波接收装置接收到超声波时，计时结束，通过计时时间，结合超声波在空气中的传播速度，计算出障碍物和汽车尾部的距离。得出距离之后，判断是不是在减速或危险范围内，然后ARM触发语音报警芯片进行工作，进而选择报警的模式是减速还是危险。
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4.1 嵌入式Linux系统软件开发要经过5个步骤
4.1.1编译和移植Boot loader
支持Linux的Boot loader开发的过程大体分为初始化硬件，引导加载Linux操作系统，烧写Linux内核映像和文件系统等三大步组成。 此外，Linux在移植Boot loader成功后往往还要选择合适的交叉编译器，在此我们推荐使用arm-linux-交叉编译器，且该交叉编译器包含如下几个组件：
(1)Gcc交叉编译器，即在宿主机上开发编译目标上可运行的二进制文件； (2)Binutils辅助工具，包括objdump、objcopy等； (3)Gdb调试器。 4.1.2开发环境的建立
Linux开发环境的建立通常包含单、双机两种模式，其中单机模式又包含Linux环境(推荐RedHat 6.0)、Windows环境+Cygwin、Windows环境+VMWare虚拟机(安装RedHat 9.0)等几种情况；双机模式仅仅是指Windows+Linux。
在单机Linux环境下进行Linux开发主要包含以下几个特点：Linux的程序编辑、编译、调试都在Linux环境下进行；采用支持GDB的调试器(如ADTl000A)调试，否则只能通过Boot loader进行简单的程序烧写等；调试信息的打印可通过串口完成，使用linux的minicom超级终端程序(类似于Windows上的超级终端工具)接收信息并将其传送打印；Linux串口驱动完成后，可通过内核打印函数printk向串口打印信息，这是Linux内核调试过程中最有效的手段。
在windows+Cygwin耳境F进行Linux发的特点是：Cygwin是在windows中运行的一应用程序，它可使得Linux环境下的应用程序在Cygwin环境下进行编译，即可在Windows中进行编译：Linux内桉的配置和编泽在Cygwin环境下运行，程序编辑和调试都在Windows环境下进行．采用支持Windows F进行linux调试的调试器(如ADTl000A)才能进行调试，否则只能通过BOOTLOADER进行简单的程序烧写运行等；调试信息的打印可以通过串口完成，使用Windows上的超级终端工具接收并显示目标板传送的打目j信息；
在Windows+VMWare虚拟机环境下进行Linux开发的关键问题是：VMWsre是于Windows中运行的一应用程序．是一个虚拟机。可以在其上安装多个操作系统，相当于在Windows上安装一虚拟的操作系统：如果需要使用只支持Windows环境下调试的调试器，可通过在VMWare中安装linux虚拟机，并在该虚拟机中进行编辑、编译Linux，然后通过网络(ftp、nfs、ssh)等手段传送到Windows中进行调试，这样编译和调试可分别在linux和windows环境下完成，其缺点是对系统要求较高，运行速度慢：也可以在两台电脑中分别安装linux和windows．分别实现编译和调试。
4.1.3 移植置裁剪Linux内核驱动程序的编写添加
Linux内棱可以分为片级移植和板级移植两种类型。片级移植相对于扳级移植来说要复杂许多，本系统设计中采用的Linux发行版本中己经包含S3C2410X APM920T处理器的移植包，因此，只需要在其上进行Linux板级移植即可。
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