采用MPC5200实现高速视频探测的车内应用

　　汽车厂商正越来越多地通过对车内和车外捕捉到的高速视频影像进行处理，来提高视频探测汽车的安全性。

　　举例来说，安装在车内的摄像机可用于确定乘客在车内的位置，从而以最佳方式配置气囊并避免乘客受到伤害。安装在车内不同位置的摄像机还可以用于车道偏离监测、碰撞前警示、避免碰撞、后倒车灯警示和车距计算等。这些应用中有很多需要以非常高的速率来捕捉视频影像。相应地，视频影像必须通过实时的复杂算法进行处理，从而为车内的安全控制系统提供反馈。这是一项非常重要的任务，它可以避免发生碰撞，或在车辆发生碰撞的瞬间决定车内乘客的位置。而且，该项技术要要求司机侧的引擎绝热板必须能承受最高85℃的高温，而在车内的其他部位则需要承受最高达105℃的高温。

　　当前，汽车厂商们面临的挑战是拥有一种经济高效的技术：强大的处理能力、丰富的接口、良好的环境适应性和低功率运行。来自于飞思卡尔半导体公司的MPC5200高性能嵌入式处理器能满足所有这些设计要求，其结构如图1所示。

　　MPC5200集成了一个高性能的MPC603e核心，该核心在400MHz的工作频率和-40～85℃的温度范围内，可达到760MIPS的处理能力。高性能、双倍精度的浮点单元(FPU)可加快与其他关键任务平行的复杂数学运算的速度，可运行在105℃条件下的型号还可用于司机座位以外可能需要更高温度级别的地方。

　　在FPU的帮助下，MPC5200处理能力可为大多数视频探测算法提供足够的支持。集成的PCI接口则为CMOS图像传感器提供标准化的高速接口，CMOS图像传感器能以每秒80至100帧的速率将图像数据传输到MPC5200中，具体视PCI时钟和照片的分辨率而定。

　　BestComm智能DMA控制器能加快摄像机数据传输到内存中进行处理的速度，从而最大程度地减轻MPC603e主处理器核心上的负荷，使其可以解放出来，处理视频探测算法等任务。此外，BestComm控制器的使用还可以降低主核心上的总体中断负荷，继而加速总体吞吐量。集成的CAN和J1850控制器，再加上外置MOST(面向媒体的系统传输)的支持，为汽车安全系统的剩余部分提供了经济高效的集成，并降低了与这些网络进行通信的延迟。

　　下面介绍如何通过PCI接口，为MPC5200设计一个基本的高速摄像机接口电路。在本例中，使用了飞思卡尔MCM20014 CMOS传感器，但其他传感器可以使用几乎完全相同的接口机制。该接口非常明了，而且只需较少的接口逻辑就能完成连接。

　　使用MPC5200的时钟假设

　　最可能的XLB释放目标频率为132MHz；IPBus为66MHz；PCIclk(外部总线时钟)为66MHz；XTAL的预期输入频率为33MHz。对于本应用，最大的PCI频率为33MHz。

　　XLB与IPBus、IPBus与PCIclk间的时钟比可能为4:1、2:1或1:1。在XLB为132MHz时，IPBus必须设置为4:1或2:1 (分别适用于33MHz或66MHz的IPBus)。根据IPBus 的情况(33MHz、16.5MHz与33MHz IPBus一起工作；或33MHz与66MHz IPBus一起工作)，PCIclk可能支持1:1的比率，也可能支持2:1的比率。在处理器端，可能使用一个66MHz的PCIclk ，但市场上的图像传感器还未达到该速度。

　　如果要求50%的负载循环，生成HCLK的PWM输出值只能是IPBus时钟的偶整数商。

　　下面介绍几种可能的时钟关系。

　　---XTAL：27MHz，XLB：108MHz，IPB：54MHz，PCI：27MHz，HCLK：13.5MHz(来自IPBus时钟的4/1比率的PWM)

　　---XTAL：33 MHz，XLB：132MHz，IPB：66MHz，PCI：33MHz，HCLK：8.25MHz(来自IPBus时钟的8/1比率的PWM)

　　---XTAL输入可以变化，以产生不同的运行频率，但是8.25 MHz的HCLK应该适用于摄像机，而且它还在DMA时钟和传感器数据速率(PCIclk到HCLK)之间提供4:1的差异。这对可能发生的潜在带宽问题有所帮助。

　　解决方法是在传感器数据总线和PCI数据总线之间提供接口逻辑。MPC5200的接口逻辑非常简单，但还是有一些必须认真考虑的系统应用问题。其中一个值得注意的事项就是，是否将PCI总线用于摄像机数据传输以外的其他用途。如果需要与其他设备共享PCI总线，接口逻辑就必须与其他PCI目标共存，这就要求有额外的电路。如果不需要与其他任何设备共享PCI总线，接口逻辑就可以认为任何PCI处理都是针对它的，这样逻辑就变得非常简单。