基于fpga的超声波雷达数据采集系统

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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