基于DSP和FPGA的汽車防撞高速數據采集系統

摘要：隨著信息技術的不斷發展，數據采集技術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、遙測遙感等領域得到了廣泛的應用。本文為了汽車防撞報警設備高速信號處理的目的，采用了DSP和FPGA處理器加上相關算法，實現了對激光雷達回波信號能夠高速的采集和處理。
關鍵詞：TMS320C6713；FPGA；高速；數據采集

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生率居高不下，嚴重危害著人們的生命安全。文中就如何預防交通事故發生，研究設計一種響應迅速、高可靠性并且經濟實用的汽車防擅報警設備。該設備在設計過程中的關鍵任務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回波信號并對其進行實時存儲和處理，進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，考慮到開車的速度比較快，對于一些突發事件無法立刻做出響應，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過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行數據采集的話，那么將會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緩沖放大等前端調理后，同時送到AD轉換電路進行模數轉換，然后可以同時被中央邏輯控制模塊FPGA來采集，這樣相對于用DSP的分時采集來說，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之間的數據傳輸任務，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過調理才能夠有效地進行數據采集，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的小信號通過前端放大電路線性放大成適合系統的的電信號。在本系統中主要選用了AD公司生產的AD8062低成本的運放模塊來實現的，如圖3所示。