基于DSP和FPGA的汽車(chē)防撞高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代化的工具，并且其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，在通信、雷達(dá)、醫(yī)療、遙測(cè)遙感等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文為了汽車(chē)防撞報(bào)警設(shè)備高速信號(hào)處理的目的，采用了DSP和FPGA處理器加上相關(guān)算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光雷達(dá)回波信號(hào)能夠高速的采集和處理。
關(guān)鍵詞：TMS320C6713；FPGA；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(chē)輛也增多了，但隨之帶來(lái)的問(wèn)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(chē)防擅報(bào)警設(shè)備。該設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵任務(wù)是利用置于汽車(chē)車(chē)頭左右兩端的雙路通道高速采集激光雷達(dá)回波信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和處理，進(jìn)而快速測(cè)量自身交通工具與障礙物之間的距離及相對(duì)速度。

1 系統(tǒng)概述
對(duì)用于高速公路中的雷達(dá)系統(tǒng)而言，考慮到開(kāi)車(chē)的速度比較快，對(duì)于一些突發(fā)事件無(wú)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(cè)距離盡量長(zhǎng)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(cè)法。采用激光測(cè)距的汽車(chē)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(duì)于激光雷達(dá)回波信號(hào)經(jīng)過(guò)光電器件轉(zhuǎn)換后形成的電信號(hào)，其信號(hào)頻率高，脈沖寬度相對(duì)比較窄，信號(hào)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(huì)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(hào)流程：由激光傳感器獲得的2路激光雷達(dá)回波信號(hào)先通過(guò)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(lái)采集，這樣相對(duì)于用DSP的分時(shí)采集來(lái)說(shuō)，極大的提高了速度。FPGA一方面完成對(duì)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(duì)大量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲毫Α?br />2．1 前端信號(hào)調(diào)理電路
2．1．1 前端放大電路
從傳感器中輸出的信號(hào)必須經(jīng)過(guò)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(cè)量精度，應(yīng)該使被測(cè)信號(hào)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(lái)的小信號(hào)通過(guò)前端放大電路線性放大成適合系統(tǒng)的的電信號(hào)。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(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示。