基于DSP和FPGA的汽车防撞高速数据采集系统

摘要：随着信息技术的不断发展，数据采集技术已成为重要的现代化的工具，并且其应用范围也在不断扩大，在通信、雷达、医疗、遥测遥感等领域得到了广泛的应用。本文为了汽车防撞报警设备高速信号处理的目的，采用了DSP和FPGA处理器加上相关算法，实现了对激光雷达回波信号能够高速的采集和处理。
关键词：TMS320C6713；FPGA；高速；数据采集

随着人们生活水平的提高，公路上的私家车辆也增多了，但随之带来的问题就是交通事故发生率居高不下，严重危害着人们的生命安全。文中就如何预防交通事故发生，研究设计一种响应迅速、高可靠性并且经济实用的汽车防擅报警设备。该设备在设计过程中的关键任务是利用置于汽车车头左右两端的双路通道高速采集激光雷达回波信号并对其进行实时存储和处理，进而快速测量自身交通工具与障碍物之间的距离及相对速度。

1 系统概述
对用于高速公路中的雷达系统而言，考虑到开车的速度比较快，对于一些突发事件无法立刻做出响应，因此就要求设计的防撞雷达探测距离尽量长些，可让驾驶员提前做好安全准备工作，因此这种高速公路防撞系统一般选用激光探测法。采用激光测距的汽车防撞系统结构图，如图1所示。

2 硬件总体设计原理及框图
对于激光雷达回波信号经过光电器件转换后形成的电信号，其信号频率高，脉冲宽度相对比较窄，信号幅度低，背景噪音大，如果是选用低速的数据采集系统进行数据采集的话，那么将会存在数据精度不高的不足，所以必须采用高采样率、高分辨率的数据采集系统。系统总体原理框图如图2所示。

该系统的主要信号流程：由激光传感器获得的2路激光雷达回波信号先通过缓冲放大等前端调理后，同时送到AD转换电路进行模数转换，然后可以同时被中央逻辑控制模块FPGA来采集，这样相对于用DSP的分时采集来说，极大的提高了速度。FPGA一方面完成对A／D的采样控制，另一方面与DSP的EMIF接口形成传输通道，完成了AD与DSP之间的数据传输任务，避免了ADC直接与DSP通信，降低了对大量的数据传输的压力。
2．1 前端信号调理电路
2．1．1 前端放大电路
从传感器中输出的信号必须经过调理才能够有效地进行数据采集，为了达到最高的测量精度，应该使被测信号的电压变化范围放大至ADC最大量程附近，所以需要将传感器出来的小信号通过前端放大电路线性放大成适合系统的的电信号。在本系统中主要选用了AD公司生产的AD8062低成本的运放模块来实现的，如图3所示。