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时间:2018-03-29
《基于fpga的超声波雷达数据采集系统》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、西南科技大学研究生课程设计报告课程名称:现代数字系统设计设计名称:基于FPGA的超声波雷达数据采集系统姓名:王桂山学号:课程教师:刘桂华教授起止日期:2015/12/27-2016/1/22西南科技大学信息工程学院制6设计任务书学生班级:现代数字系统设计学生姓名:王桂山学号:设计名称:基于FPGA的超声波雷达数据采集系统——EFPG液晶显示屏起止日期:2015/12/27-20151/22课程教师:刘桂华教授设计要求:设计要求:(1)完成对工业超声波雷达通信协议系统设计。(总)(2)对该设计进行解析的实时性、
2、准确性验证,证明验证方案的正确性。(3)给出经过传输到上位机(肖悦)后的数据流,对数据流内的每一帧的起始位、数据位、校验位。每个数据位都要有必要的说明。(4)液晶显示屏能够通过波形图时序图等,完成图像的传输。(5)液晶显示屏能够显示数据分析变化、颜色变化、微调的数据能够被体现,灵活掌握对阵彩色液晶屏的应用。(6)液晶显示屏能够通过获得自模数据来显示字符。教学提示:(1)系统说明系统框图如图1所示。图1系统框图端口信号说明如表2所示。表1超声波雷达端口信号说明信号I/O说明TranStartI复位信号,低电平复
3、位PortNameI6[7:0]超声波雷达端口号,有8种取值98、96、97、99、114、115分别代表A、B、C、D、E、H端口Distance[7:0]I距离数据,单位CM,最小值0X15,表示障碍物距离当前端口映射的超声波探头距离15CM,最大值0X250,表示障碍物距离当前端口映射的超声波探头距离250CM,TranStart有效的同时,超声雷达送出数据。NextCommand[7:0]I控制命令,具体为8位二进制值8’B,表示当前端口值数据传输完成,预备传输下一端口的值。TranEndI数据包包尾
4、指示,和数据包最后一个字节同步,且只维持一个时钟周期(2)LCD控制说明LCD的接口时序波形如图1所示。VSYNC是场同步信号,低电平有效,从时序图可以看出,VSYNC是每一场(即也可以理解为每送一幅完整图像)的同步信号;与此类似,HSYNC是行同步信号,也是在每一行数据传输的开始产生几个时钟周期的低脉冲。这两个信号用于同步当前的数据信号,根据固定的脉冲约定,我们在某些时钟上升沿前将图像数据送到数据总线上供LCD内部锁存。图2.LCD数据传输说明表2.LCD数据传输的时间参数6表3.LCD控制命令传输的时间参
5、数(3)SRAM传输协议SRAM内部的结构如图所示,要访问实际的Momory区域,FPGA必须送地址(A0-A14)和控制信号(CE#OE#WE#),SRAM内部有与此对应的地址译码(decoder)和控制处理电路(controlcircuit)。这样,数据总线(I/O0-I/O7)上的数据就可以相应的读或写,其结构如图3所示。6图3.SRAM数据传输结构框图表4.SRAM数据传输的时间参数序号管脚I/O方向描述1A0-A14Input地址总线2CEnInput芯片使能输入,低有效。3OEnInput输出
6、使能输入,低有效。4WEnInput写使能输入,低有效。5I/O[0-7]Input数据输入/输出总线。6VCC电源。7GND数字地要写数据时,(这里是相对于用FPGA操作SRAM而言的,软件读写可能有时间顺序的问题需要注意),比较高效率的操作是送数据和地址。图4.SRAM读写时序图把CE#和WE#拉低。然后延时WCt时间再把CE#和WE#拉高,这时就把数据写入了相应地址了,就这么简单。读数据就更简单了,只要把需要读出的地址放到SRAM的地址总线上,把CE#和OE#拉低,然后延时一段时间后就可以读出数据了。时
7、序图中列出的相关时间参数如表所示。表5.SRAM时间控制边缘的时间参数表6(3)数据采集系统数据采集,又称数据获取,是利用一种装置,从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。在该系统中需要将模拟量转换为数据量,而A/D是将模拟量转换为数字量的器件,他需要考虑的指标有:分辨率、转换时间、转换误差等等。而单片机是该系统的基本的微处理系统,它完成数据读取、处理及逻辑控制,数据传输等一系列的任务。在该系统中采用的是8052系列的单片机。而数据的显示则采用的是12864LCD液晶显示
8、屏,该器件比较直观,在生活中接触也较多。数据采集系统一般由信号调理电路,多路切换电路,采样保持电路,A/D,单片机等组成。(3)显示部分因为汉字本身的特点,显示汉字始终是计算机在我国应用普及的一个障碍。随着单片机和显示技术的发展,加上人们不满足单片机系统采用LED数码管的简单显示,利用单片机控制液晶显示成为当前显示系统的主流。本文主要引用LCD液晶显示器为显示设备。实现的一个可以显示汉字、字符和动态
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