系统采用超声波测距原理。超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理器三部分组成。工作时，超声波发射器发出超声波脉冲，超声波接收器接收遇到障碍物反射回来的反射波，准确测量超声波从发射到遇到障碍物反射返回的时间，根据超声波的传播速度，可以计算出障碍物距离。作为一种非接触式的检测方式，超声波具有空气传播衰减小、反射能力和穿透性强的特点。超声波测距具有在近距离范围内有不受光线和雨雪雾的影响、结构简单、制作方便和成本低等优点。高性能的单片机结合超声波测距，可以实现功能强大、使用方便的倒车雷达。TI公司的16位单片机MSP430F2274功耗极低，片上资源丰富，同时利用JTAG接口技术，可以对片上闪存方便的编程，便于软件的升级，非常适合作为倒车雷达系统的微控制器。
硬件系统设计
系统以MSP430F2274微控制器为核心，外围电路由超声波发射电路、超声波接收电路、声光报警电路、通信接口电路、键盘液晶显示电路五部分组成，下面逐一介绍。
图2 倒车雷达系统主控
系统的主控
如图2所示。本系统中选用的MSP430F2274片内有32Kb闪存和1Kb RAM，因此无须外扩存储器。外接的32.768kHz晶振作为CPU关闭状态Basic-TImer的时钟源，同时也作为系统的车载时钟使用。
超声波发送模块电路如图3所示，由超声波产生和发射两部分组成。超声波的产生方法有两种：硬件发生法和软件发生法。常用的硬件发生法常采用如下方案：超声波由CD4011构成的振荡器振荡产生，经升压变换推动超声波换能器而发射出去，振荡器的起振和停振由单片机来控制。本设计采用软件发生法，因为通过软件发生法既可以减少硬件的复杂程度，降低系统的成本，又具有灵活性强、容易实现、稳定性好的优点。本系统利用MSP430F2274单片机的定时器功能来产生稳定的PWM（40Hz）脉冲波，并通过I/O端口P2.3输出到超声波发射部分。在超声波发射电路中CD4049一共包括了6个非门，图3中线路仅使用了3个，为了防止干扰或被静电击穿导致整个CD4049损坏，把没有使用的那一侧的3个非门串起来做接地处理。当控制端输出一系列固定频率脉冲时，在压电陶瓷型超声波发射换能器UCM-40-T上就固定频率的加正电压和反电压，发出大功率的超声波，所得到的波形比其他方式效果更理想。
图3 倒车雷达超声波发送模块
超声波接收电路如图4所示。这是本系统设计和调试的一个难点。压电陶瓷型超声波接收器 UCM-40-R 接收反射的超声波转换为40kHz毫伏级的电压信号，需要经过放大、处理、才能用于触发单片机中断。一方面传感器输出信号微弱，由于反射条件不同，需要放大倍数的范围大约是100～5000，另一方面传感器输出阻抗较大，需要高输入阻抗的多级放大电路，而高输入阻抗容易接收干扰信号。通常采用两种方案：一是采用运算放大器组成多级选频放大电路；二是采用专用的集成前置放大器。第一种方案容易产生自激振荡，要使接收电路达到很好灵敏度和抗干扰效果，电路的调试是较困难的。本系统采用专用的集成电路前置放大器 CX20106，它由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路组成。其中前置放大器具有自动增益控制功能，可以保证在超声波传感器接收较远反射信号输出微弱电压时放大器有较高的增益，在近距离输入信号强时放大器不会过载。调节芯片引脚5的外接电阻R3，将它的滤波器的中心频率设置在 40kHz，达到了很好的效果。当接收到与滤波器中心频率相符的信号时，其输出引脚7输出一个低电平，而输出引脚7直接接到MSP430F2274的 P2.2上，以触发中断。
图4 倒车雷达超声波接收模块
图5 倒车雷达声光报警
报警模块采用简单的声光报警电路，如图5所示。先设定一个临界值，当车尾与障碍物的距离小于设定的最小距离时，红色指示灯闪亮，绿色指示灯熄灭。单片机向其端口发出PWM脉冲，随着距离的减小，通过控制PWM脉冲的占空比使闪光和蜂鸣的频率加剧，以此来提示驾驶员。
图6 倒车雷达通信接口
通信接口电路如图6所示。采用美信的MAX3232芯片，外围电路非常简单，只需要5个0.1μF的电容器。该电路把单片机串口输出信号隔离变换成 RS-232信号发送到汽车总线上，同时还可以实现该系统与计算机的通信。
图7 倒车雷达键盘显示
键盘和显示电路如图7所示，由键盘和液晶显示两部分组成。其中键盘采用独立式按键，有3个按键，一个设置键、一个上翻键、一个下翻键。可以进行报警值、工作方式、时钟等各个参数的设置。液晶显示电路采用ZJM12864BSBD这款低功耗的点阵图形式LCD，显示格式为128点（列）&TImes;64点（行），具有多功能指令，容易使用，可实时的显示时钟、距离和报警提示信息，方便直观。
该倒车雷达采用了高性能的MSP430F2274单片机，并充分利用了其片上资源使得系统功能丰富，使用的外围芯片减少，系统可靠性得到提高。该倒车雷达应用于汽车中，当驾驶员倒车时，从液晶显示屏上一目了然便知道障碍物离车的距离，克服了后视镜小，视野窄的缺点，消除了倒车造成的事故隐患。
随着北斗系统的研制与建设，在导航领域我国将会从GPS主宰的局面转向为以我国自主研发的北斗全球导航系统为主的局面。为了实现北斗导航仪更轻便、快捷、低功耗和低成本，提出了一种采用ARM9系列的S3C2440A为处理器的北斗导航仪硬件设计方案，详细给出了系统的硬件体系结构和具体的硬件选型及接口电路设计。并对整个系统进行了硬件平台的搭建和测试，给出了北斗信号处理部分的硬件设计电路板。
核心板电路构成
核心板采用ARM开发板最小系统设计，由S3C2440A处理器作CPU、内存SDRAM、闪存FLASH（NOR FLASH和NANDFLASH）、晶振电路、复位电路和启动配置电路组成。
北斗基带芯片处理模块及电路
北斗基带芯片采用的是HwaNavchip-1芯片，可快速捕获北斗系统B1和B3频点的精密测距码和北斗／GPS卫星的普通测距码，具有较快的捕获速度、极高的动态跟踪范围和测量精度，通过串口输出标准的二进制或NMEA-0183格式的信号，数据被传送到解析程序进行验证处理，计算出位置信息，并在液晶显示器上进行显示。这部分电路的主要工作原理和过程是将射频信号经过下变频成为模拟中频信号再通过A／D转换得到导航信号，这些信号经过基带处理模块和导航信息处理模块捕获、跟踪、解算得到输出的导航信息。A／D转换和射频前端电路分别如图3、4所示，北斗基带芯片部分电路如图5所示。
底板硬件电路
彩色液晶屏接口及触摸屏驱动电路
S3C2440A内置有液晶控制器，可以支持最大256 k色TFT彩色液晶屏、最大4 k色STN彩色液晶屏。彩色屏上带有触摸屏（为四线电阻式触摸屏），用于检测屏幕触摸输入信号，有利于提高人机交互的友好性。在使用的时候，需要一套切换控制及ADC转换电路，用于切换触摸屏的X、Y轴输入，并进行A／D转换。接口与触摸屏驱动电路如图6所示。
网络接口电路
S3C2440A本身并没有网络接口，通过扩展网络接口的模式可以为系统提供以太网接入，是本系统的一个重要的功能模块，主要用于电子海图更新以及相关数据上传下载。该电路的核心芯片是DM9000E 10／100M以太网控制器，电路使用16位总线方式进行控制，数据总线DATA0～DATA15与SD0～SD15连接，地址线也进行相对应的连接，片选线nGCS3与芯片的AEN相连。模块电路使用通用的网络接口电路即可。
USB接口电路
S3C2440A具2两个USB Host控制器和1个USB Device控制器，本设计只使用了DN0、DP0引脚作为唯一的下行口，为此还设计了1个USB集线器电路．通过集线器可以方便对USB下行口进行扩展，USB集线器芯片采用的是MICRO公司的AU9254。用于电子海图、导航定位软件更新，导航数据下载保存等。电路连接如图7所示。
RS-422接口电路
目前船舶驾驶台导航设备均采用RS-422接口进行数据互联，由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS-232更强的驱动能力，允许在相同传输线上连接多个接收节点，所以RS-422支持点对多的双向通信，采用全双工通信模式，差模传输，抗干扰能力强，能给ECDIS和雷达等导航设备提供实时北斗导航定位信息。电路如图8所示。
电源电路
本系统使用的电源
9所示，5 V的电源经过C46、C48和C49滤波后，由两片低压差电源芯片将电源转换为稳定的3．3 V电源，分别给主板供电（
中VDD33）和给核心板供电（
中PVDD33）。
本系统的硬件平台为三星公司的S3C2440A微处理器。S3C2440A的核心处理器（CPU）是一个由Advanced RISCMacllines有限公司设计的16／32为ARM920T的RISC处理器。ARM920T实现了MMU、AMBA、BUS及Harvard 高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache。每个都是由8字节的行组成。通过提供一整套完整的通用系统外设，S3C2440A减少整体系统成本和无需配置额外的组件。
北斗导航接收机主要由射频前端、A／D转换器、基带信号处理和导航解算部分组成。射频前端接收卫星的射频信号，经前置放大器放大后，将信号下变频为中频信号；A／D转换器采样中频信号，把模拟信号量化编码为数字信号；基带数字信号处理部分主要功能为；卫星信号的二维捕获、载波相位和码相位的跟踪，并且测算出伪距；最后导航解算部分采用一定的算法消除模型误差，求解伪距方程，解析出卫星接收机天线的地理位置，从而实现卫星定位。当然这是比较成熟的设计方案，有许多的地方性能需要改进革新，还望能有更好的设计方案。
