基于DSP和FPGA的汽車(chē)防撞高速數據采集系統

摘要：隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數據采集技術(shù)已成為重要的現代化的工具，并且其應用范圍也在不斷擴大，在通信、雷達、醫療、遙測遙感等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。本文為了汽車(chē)防撞報警設備高速信號處理的目的，采用了DSP和FPGA處理器加上相關(guān)算法，實(shí)現了對激光雷達回波信號能夠高速的采集和處理。
關(guān)鍵詞：TMS320C6713；FPGA；高速；數據采集

隨著(zhù)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，嚴重危害著(zhù)人們的生命安全。文中就如何預防交通事故發(fā)生，研究設計一種響應迅速、高可靠性并且經(jīng)濟實(shí)用的汽車(chē)防擅報警設備。該設備在設計過(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 系統概述
對用于高速公路中的雷達系統而言，考慮到開(kāi)車(chē)的速度比較快，對于一些突發(fā)事件無(wú)法立刻做出響應，因此就要求設計的防撞雷達探測距離盡量長(cháng)些，可讓駕駛員提前做好安全準備工作，因此這種高速公路防撞系統一般選用激光探測法。采用激光測距的汽車(chē)防撞系統結構圖，如圖1所示。

2 硬件總體設計原理及框圖
對于激光雷達回波信號經(jīng)過(guò)光電器件轉換后形成的電信號，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據采集系統進(jìn)行數據采集的話(huà)，那么將會(huì )存在數據精度不高的不足，所以必須采用高采樣率、高分辨率的數據采集系統。系統總體原理框圖如圖2所示。

該系統的主要信號流程：由激光傳感器獲得的2路激光雷達回波信號先通過(guò)緩沖放大等前端調理后，同時(shí)送到AD轉換電路進(jìn)行模數轉換，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之間的數據傳輸任務(wù)，避免了ADC直接與DSP通信，降低了對大量的數據傳輸的壓力。
2．1 前端信號調理電路
2．1．1 前端放大電路
從傳感器中輸出的信號必須經(jīng)過(guò)調理才能夠有效地進(jìn)行數據采集，為了達到最高的測量精度，應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(lái)的小信號通過(guò)前端放大電路線(xiàn)性放大成適合系統的的電信號。在本系統中主要選用了AD公司生產(chǎn)的AD8062低成本的運放模塊來(lái)實(shí)現的，如圖3所示。