基于DSP和FPGA的汽車防撞高速數據采集系統(tǒng)

2．2 AD轉化電路
在數據采集系統(tǒng)中AD是比較重要的環(huán)節(jié)，主要完成對激光回波信號的采集工作，而采樣時鐘信號可以由FPGA電路內部的時鐘模塊來提供。ADI公司的AD9481，可以采用差分輸入，采樣率達到250 MSPS，并且采用250 M的PECL標準的時鐘信號，為此在設計中為產生該差分時鐘信號，考慮選用MC100LEL16的時鐘芯片。AD9481的數字輸出屬于并行接口，有16位的數據流，對于這么高速的數據與存儲會出現競爭冒險，使系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此在設計時AD與FPGA的輸出端之間串接了一個100 Ω的電阻，可以消除出現在0～1之間的毛刺與高速數據線之間的干擾，具體的AD硬件原理如圖5所示。

2．3 數據處理部分硬件電路
本系統(tǒng)數據處理部分由FPGA和DSP兩個部分來完成。根據前一級AD電路的信號輸出時序進行VHDL編程，來實現同時對兩路AD輸出的數字信號的采集，將數據輸入到FIFO模塊中，然后通過EMIF總線將數據快速傳輸到DSP里進行相關算法的運算。
2．3．1 FPGA電路
FPGA采用硬件編程實現復雜的邏輯功能，不僅能夠對采集到的大批量數據流進行預處理，而且作為整個控制系統(tǒng)的核心部分，提供系統(tǒng)所需的時鐘信號，保證數據的有序采集，而且作為數據傳輸的紐帶，保證了AD與DSP進行數據傳輸。結合采樣存儲傳輸等功能FPGA的模塊主要分為4個部分：時鐘管理模塊、A／D控制模塊、FIFO緩存模塊、與DSP的EMIF接口模塊：
1)時鐘管理模塊，該部分主要是產生系統(tǒng)所需的各模塊的時鐘信號，本系統(tǒng)采用ISE軟件自帶的DCM模塊來實現。
2)A／D控制器：根據當前選擇的采樣模式為A／D提供相應的控制信號以使A／D正常工作；并通過AD電路的信號輸出時序將AD輸出的數字信號進行采集。
3)FIFO緩存模塊：主要實現將高速采集到的數據緩存到FIFO中。當緩存滿時，FIFO的滿標志(full)向DSP申請中斷，DSP相應中斷后采用DMA傳輸方式把采樣效據讀到內存中進行數據實時處理。
4)與DSP的EMIF接口模塊：DSP通過EMIF接口與FPGA內部的RAM連接，實現了將FPGA中緩存的數據與DSP進行高速傳輸的作用。
2．3．2 DSP與FPGA的接口設計
本系統(tǒng)在設計中DSP主要是通過C6713器件的外部存儲器接口EMIF與FPGA進行數據通信。外部存儲器接口(EMIF)是TMS DSP器件上的一種接口。一般來說，EMIF可實現DSP與不同類型存儲器(SRAM、Flash RAM、DDR-RAM等)的連接。用EMIF與FPGA相連，從而使FPGA平臺充當一個協(xié)同處理器、高速數據處理器或高速數據傳輸接口。
其EMIF的總線接口圖如圖6所示。