一、实验目的
2）学习嵌入式系统的裁剪与定制
3）熟悉AD转换器，键盘等设备的操作
4）熟悉基于消息循环的事件处理机制
5）理解操作系统对于嵌入式系统的意义
二、本课题选题背景及国内外研究动态
（一）选题背景
20世纪90年代中期以后，LED作为汽车尾灯已经被人们广泛接受。近年来，随着LED亮度的逐渐增加，2003年高亮度LuxeonTM的市场投放，使LED开始在汽车前照灯领域崭露头角，它以体积小、寿命长、环保、聚焦距离短等优势受到人们普遍的关注和青睐。然而，氙气和
LED前照灯技术只能工作在一种模式下，即一种固定的类型下。但是，实际道路使用状况、环境状况、气候状况等情况非常复杂。数据分析显示，在夜间发生车祸的数量是白天车祸数量的两倍，为了在夜间或者是恶劣天气下能达到更好的视觉效果，要求前照灯光线随着不同的驾驶环境而改变。这就需要设计一种灵活的前照灯系统。
传统的前照灯系统是由：近光灯、远光灯、行驶灯和前雾灯组合而成。在城市道路行驶并且限速的情况下，主要采用近光；在乡间道路或者高速公路上高速行驶的时候，主要采用远光；雾天行驶的时候，应该打开雾灯；白天行驶，应该打开行驶灯（欧洲标准）。但是实际的使用中，传统的前照灯系统存在着诸多问题。例如，现有近光灯在近距离上的照明效果很不好，特别是在交通状况比较复杂的市区，经常会有很多司机在晚上将近光灯、远光灯和前雾灯统统打开；车辆在转弯的时候也存在照明的暗区，严重影响了司机对弯道上障碍的判断；车辆在雨天行驶的时候，地面积水反射前灯的光线，产生反射眩光等等。 欧洲汽车照明研究机构曾经就此作过做专项调查，结果显示，欧洲司机们最希望改善的是阴雨天气积水路面的照明，排在第二位的是乡村公路的照明，接下来依次是弯道照明、高速公路照明和市区照明。
上述这些问题的存在，就使得研制一种具有多种照明功能的前照灯成为必要，并且这些功能的切换，出于安全上的考虑，必须是自动实现的。所以欧洲和日本相继研制了这种自动适应车辆行驶状态的前照灯系统——AFS（自适应前照灯系统）。
（二）国内外研究现状
目前,在汽车前照灯的标准方面有欧洲标准和美国标准,两者主要在近光配光上有较大的差别。
欧洲标准特别注重对眩光的控制,因此在其配光上存在15°的截止线,并且照度也比较低。在美国,道路大多比较宽阔,因此对眩光没什么特别的要求,只要前照灯能够照得更远更亮就可以了。随着经济全球化进程的加快,人们迫切要求消除这2种标准之间的差别,建立一个统一的国际标准。一种方法是将两种标准中合理的部分综合起来形成一个双方都能接受的标准；另外一种方法是建立一个包括多种功能的前照灯系统,它能根据不同的路况、天气而采用不同的照明方式,这就是AFS系统。
对于AFS前照灯系统的研究在国外已经取得了很大进展,日趋成熟。日本、欧洲等国的知名
汽车制造商都纷纷推出自己的AFS,在高档轿车中标配AFS的同时,将其在中档甚至中低档轿车车型中作为选配列出。比如奥迪A8,宝马5系,梅塞德斯CLS、E系、M系,大众B6,雷克萨斯RX330,丰田皇冠等等。
在国外，AFS已经得到广泛应用,而国内在这方面的研究还比较少。引进的AFS大多考虑生产商本国道路状况,而国内的道路状况与日本和欧洲有较大不同,因此AFS并不能发挥最大的作用,对AFS在国内的应用带来了阻力。国内上海小糸公司已经对天津丰田锐志AFS前照灯完成了国产化开发工作,用于新款丰田佳美AFS前照灯系统业已完成,但其主要是以技术引进为主。
（三）AFS系统综述
1、AFS系统组成
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动态照明系统这一概念是20世纪90年代初提出的，经过10多年的发展，智能化自适应前照灯照明系统AFS正式亮相。该系统可以根据汽车行驶的速度、偏离速率以及转向角等表示汽车运动状态的参量来计算照明的方式。随着2003年静态转弯照明系统在欧洲汽车市场上
的投放，2004开始尝试引入动态转弯照明系统，并很快受到欢迎和推广。这种系统尤其在城镇、乡村、高速公路等不同复杂路况条件下以及恶劣天气中的应用，将有益于驾驶安全性的提高。
AFS系统是由传感器组、传输通路、电控单元和执行机构组成。由于需要对多种车辆行驶状态做出综合判断，因此AFS系统是一个多输入多输出的复杂的系统。其主要部分包括：
（1）前照灯——卤素车灯、HID灯或LED灯等。
（2）传感器——包括角度传感器和速度传感等。随着速度和方向盘角度的改变，车身高度和倾斜度也会随之改变，传感器将这些参数的变化通过CAN（controller area network）总线传输给电控单元（ECU），电子控制单元收集所有传感器传来的数据控制执行电机，在理论上给出最合理的光分布，用来改善灯光照明。
（3）雾探测器——该探测器能应用在恶劣天气尤其是浓雾条件下，给出真实的实际可视距离。自动雾探测器可根据雾浓度大小给出正确的判断，并调整照明方式，以适应恶劣天气，提高雾天驾驶的安全性。
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（4）夜间可视系统——作为一个独立的可视增强系统，该系统主要分为远红外线和近红外线两种特性，这两种都能应用在支持夜间可视的前照灯系统中。作为一个综合系统，可视光源和红外线的综合应用能够识别障碍物、步行者和其他物品。
2、AFS系统功能
（1）阴雨天气的照明：
阴雨天气，地面的积水会将行驶车辆打在地面上的光线，反射至对面会车司机的眼睛中，使其目眩，进而可能造成交通事故。AFS有效的解决方法是：前灯发出特殊光型，减弱地面可能对会车产生眩光的区域的光强。
（2）转弯道路的照明：
传统前灯的光线因为和车辆行驶方向保持着一致，所以不可避免的存在照明的暗区。一旦在弯道上存在障碍物，极易因为司机对其准备不足，引发交通事故。AFS解决的方法是：车辆在进入弯道时，产生旋转的光型，给弯道以足够的照明。
（3）高速公路的照明：
车辆在高速公路上行驶，因为具有极高的车速，所以需要前照灯比乡村道路照得更远，照得更宽。而传统的前灯却存在着高速公路上照明不足的问题，如图5所示。AFS采用了更为宽广的光型解决这一问题。
（4）城市道路的照明：
不确定性分析 城市中道路复杂、狭窄。传统前照灯近光如图7所示，因为光型比较狭长，所以不能满足城市道路照明的要求。AFS在考虑到车辆市区行驶速度受到限制的情况下，可以产生比较宽阔的光型，有效地避免了与岔路中突然出现的行人、车辆可能发生的交通事故。
课堂内外创新作文3、举例：雷克萨斯自适应照明系统(AFS)
夜间行驶时，装备自适应照明系统的LEXUS雷克萨斯使驾驶员在转弯时拥有良好视野。感应器将监控车速和前轮转向角度，以估计驾驶员三秒后的位置，同时令前大灯照向此处。左、右前大灯可依据转弯角度进行不同程度的旋转，一个可旋转5度，另一个可旋转15度。
当驶近弯道时，车灯将紧随前方道路走向，而绝非简单照亮道路边缘。自适应照明系统有助于缓解夜间行车疲劳，尤其在不熟悉的连续弯路当中行驶时。
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三、需求分析
一款AFS车辆前照灯系统需要提供以下服务：
1、三种车灯照明基本状态：近光宽照明，远光照明，转弯死角照明；
2、具备车速传感器和天气状况传感器；
3、将速度划分为三档，由低到高分别为城市速度，乡村速度和高速公路速度；
4、城市照明时，采用近光灯照明；
5、乡村速度时，采用限制左侧照明，即此时右侧同时使用远光灯和近光灯，而左侧使用近光灯；
6、高速路速度时，同时使用远光灯和近光灯照明；
7、通过传感器识别雾天，自动打开雾灯功能，并且，雾灯不影响其他灯的使用；
8、转向时，自动触发转向照明灯，将所转向的区域中的死角照亮，转向结束，关闭转向灯；
9、为应付紧急情况，所有的灯均可通过键盘手动控制；
10、出于安全性的考虑，车灯的变化需要在尽量短的时间内完成，以尽可能的提高驾驶员的客观的可视范围。
键盘映射
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