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基于FPGA的可视倒车雷达研究

作　者: 生蕾
导　师: 张峰
学　校: 上海交通大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 倒车雷达超声波测距后视摄像 SOPC Nios II
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

倒车雷达又称泊车辅助系统,或倒车电脑警示系统,能够以声音或者更直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况,可以解除驾驶员在泊车、倒车和起动车辆时的视野死角。本课题所设计的倒车雷达分为两大部分:1.探测器测距:采用超声波传感器做探测器,由FPGA控制,获得障碍物的距离并显示于数码管上。2.后视摄像:使用摄像头进行图像捕捉,经过视频解码芯片,然后把视频信号送入FPGA,进行处理后在显示屏显示实时的图像。本设计是基于Altera公司的DE2开发板完成的,利用SOPC技术搭建硬件平台,其中视频格式的转换采用Verilog hdl硬件描述语言,超声波测距的实现采用C语言,经仿真以及下载到板上验证,整个系统工作正常。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第一章绪论  8-13
  1.1 倒车雷达概述  8-9
  1.2 倒车雷达分类  9-10
  1.3 基本思路  10
  1.4 应用及市场价值  10-11
  1.5 倒车雷达的选择  11
  1.6 技术关键  11-13
    1.6.1 后视摄像  11-12
    1.6.2 超声波测距  12-13
第二章基于 FPGA 的 SOPC 系统  13-25
  2.1 FPGA 概述  13-21
    2.1.1 可编程逻辑器件  13-15
    2.1.2 FPGA 的结构  15-18
    2.1.3 FPGA 的特点  18-19
    2.1.4 FPGA 与 CPLD 的比较  19-20
    2.1.5 FPGA 的发展趋势  20-21
  2.2 DE2 开发板介绍  21-23
  2.3 SOPC 系统综述  23-25
    2.3.1 SOC 概述  23-24
    2.3.2 SOPC 概述  24-25
第三章 NIOS II 系统及其特点  25-46
  3.1 NIOS 系统概述  25-26
  3.2 NIOS II 处理器  26-28
  3.3 NIOS II 的内部寄存器  28-31
    3.3.1 通用寄存器  28-29
    3.3.2 控制寄存器  29-31
  3.4 NIOS II 的操作模式  31-33
    3.4.1 管理模式  31
    3.4.2 用户模式  31-32
    3.4.3 调试模式  32
    3.4.4 模式之间的切换  32-33
  3.5 NIOS II 的异常处理  33
  3.6 NIOS II 微处理器的优势  33-35
  3.7 AVALON 总线  35-39
  3.8 中断处理  39-41
  3.9 外围设备  41-42
  3.10 NIOS系统开发过程  42-46
    3.10.1 Quartus  42
    3.10.2 SOPC Builder  42-43
    3.10.3 设计流程  43-46
第四章系统硬件的实现  46-64
  4.1 硬件总体架构  46-47
  4.2 视频信号简述  47-50
    4.2.1 电视信号的一些常用标准  47
    4.2.2 黑白模拟视频和彩色模拟视频信号的组成  47-48
    4.2.3 电视信号的传输  48
    4.2.4 模拟信号源的缺点总结  48-49
    4.2.5 数字视频信号源  49-50
  4.3 原始视频信号到YCRCB信号的转换  50-52
  4.4 系统包含的功能模块  52-60
    4.4.1 itu_656_decoder 模块  52-54
    4.4.2 YUV（YCrCb）信号存储模块  54
    4.4.3 YCrCb 到 RGB 的转换模块  54-55
    4.4.4 VGA 模块  55-60
  4.5 本设计用到的A/D，D/A 芯片  60-62
    4.5.1 ADV7181B 简介  60-61
    4.5.2 ADV7123 简介  61-62
  4.6 液晶显示器的显示效果  62-64
第五章系统软件的实现  64-77
  5.1 超声波测距的工作原理  64-66
  5.2 软件开发流程  66
  5.3 NIOS II IDE 集成开发环境  66-67
  5.4 系统程序流程  67-68
  5.5 超声波测距的外围电路  68-70
  5.6 实验数据处理  70-77
    5.6.1 实验数据  70-71
    5.6.2 最小二乘法的基本原理和多项式拟合  71-77
第六章总结与展望  77-79
  6.1 系统实验结果分析  77
  6.2 设计总结  77-78
  6.2 设计展望  78-79
参考资料  79-81
附录1  81-84
附录2  84-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  86-88

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