基于DSP+FPGA汽車防撞報(bào)警設(shè)備高速數(shù)據(jù)采集

隨著人們生活水平的提高，公路上的私家車輛也增多了，但隨之帶來的問題就是交通事故發(fā)生率居高不下，嚴(yán)重危害著人們的生命安全。文中就如何預(yù)防交通事故發(fā)生，研究設(shè)計(jì)一種響應(yīng)迅速、高可靠性并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的汽車防擅報(bào)警設(shè)備。該設(shè)備在設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵任務(wù)是利用置于汽車車頭左右兩端的雙路通道高速采集激光雷達(dá)回波信號并對其進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲和處理，進(jìn)而快速測量自身交通工具與障礙物之間的距離及相對速度。

1 系統(tǒng)概述

對用于高速公路中的雷達(dá)系統(tǒng)而言，考慮到開車的速度比較快，對于一些突發(fā)事件無法立刻做出響應(yīng)，因此就要求設(shè)計(jì)的防撞雷達(dá)探測距離盡量長些，可讓駕駛員提前做好安全準(zhǔn)備工作，因此這種高速公路防撞系統(tǒng)一般選用激光探測法。采用激光測距的汽車防撞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

2 硬件總體設(shè)計(jì)原理及框圖

對于激光雷達(dá)回波信號經(jīng)過光電器件轉(zhuǎn)換后形成的電信號，其信號頻率高，脈沖寬度相對比較窄，信號幅度低，背景噪音大，如果是選用低速的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的話，那么將會存在數(shù)據(jù)精度不高的不足，所以必須采用高采樣率、高分辨率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)總體原理框圖如圖2所示。

該系統(tǒng)的主要信號流程：由激光傳感器獲得的2路激光雷達(dá)回波信號先通過緩沖放大等前端調(diào)理后，同時(shí)送到AD轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后可以同時(shí)被中央邏輯控制模塊FPGA來采集，這樣相對于用DSP的分時(shí)采集來說，極大的提高了速度。FPGA一方面完成對A/D的采樣控制，另一方面與DSP的EMIF接口形成傳輸通道，完成了AD與DSP之間的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，避免了ADC直接與DSP通信，降低了對大量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲毫Α?/p>

2.1 前端信號調(diào)理電路

2.1.1 前端放大電路

從傳感器中輸出的信號必須經(jīng)過調(diào)理才能夠有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為了達(dá)到最高的測量精度，應(yīng)該使被測信號的電壓變化范圍放大至ADC最大量程附近，所以需要將傳感器出來的小信號通過前端放大電路線性放大成適合系統(tǒng)的的電信號。在本系統(tǒng)中主要選用了AD公司生產(chǎn)的AD8062低成本的運(yùn)放模塊來實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示。