标题:汽车行驶记录仪的研究与实现
导师:冯显英
学号:0691-0410574
作者:赵琳
论文完成年:2011
论文答辩日期:2011-05-22 00:00:00
学位名称:硕士
关键词:汽车行驶记录仪;;FPGA;;SOPC;;NiosⅡ
摘要:随着社会经济的发展,现代交通工具发挥着越来越重要的作用,但是日益增多的交通事故也给人们带来了难以计数的人员伤亡和财产损失。汽车行驶记录仪是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其它状态信息进行记录存储并可以通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置。记录仪不仅可以遏止交通违章、约束驾驶员不良驾驶习惯,而且可以有效地预防道路交通事故的发生,并为执法人员进行事故的分析、处理提供科学、忠实的原始数据,在交通运输管理中发挥着十分重要的作用。 在嵌入式技术被广泛运用的今天,我国现有的汽车记录仪仍然多是以单片机作为处理器,功能单一。本论文在参考了国内外多种不同结构,不同领域的汽车行驶记录仪的设计与研究的基础上,将现今领先的FPGA技术应用在传统的汽车行驶记录仪上。高速、低功耗的新型FPGA集成了中央处理器、数字处理器内核,可进行软硬件协同设计,从而缩短设计时间,提高汽车行驶记录仪的集成性、稳定性和灵活性。 本论文首先分析了国内外汽车行驶记录仪的相关背景和现状,根据汽车行驶记录仪的国家标准及其系统性能指标要求,提出了一种基于FPGA的汽车行驶记录仪系统的设计方案。结合本课题设计方案,确定了系统设计的主要构架,初步提出了系统设计预期的性能指标参数。系统开发采用Altera公司FPGA技术的硬件开发平台和软件开发环境。 其次,根据系统的总体方案,详细进行了系统的硬件和软件设计。设计突出了SOPC技术的优点,在硬件部分中,设计了汽车行驶记录仪的供电及复位模块、信号采集模块、存储模块、显示模块、按键模块和通信模块等各个部分的电路结构。在软件部分中,利用QuartusⅡ实现系统硬件电路及软件平台的搭建,设计采用自顶向下的模块化开发流程,实现系统各个功能模块以及系统与外设各个连接接口的功能模块设计;同时详细说明了NiosⅡ软核处理器的开发过程及本系统的软件设计流程和调试代码;并且对该系统进行综合、布局布线,随后进行了系统综合后的时序仿真;接着将生成的配置文件下载到目标板实现,进行系统的硬件调试和验证。 最后,总结自己在本次系统设计中的工作,针对本系统核心FPGA良好的可重构特性和NiosⅡ工软核处理器易完成系统维护和升级换代的特性提出对本系统未来的展望。 系统设计充分发挥了NiosⅡ软核处理器及SOPC Builder提供的IP核功能,简化硬件电路设计,使得开发精力集中在系统功能实现上,缩短了系统开发周期,提高了设计效率;利用FPGA的可编程特性,使得系统的电路设计具有良好的可移植性和可重构性,便于系统的扩展和升级,增强了系统的灵活性和完整性。实验测试结果表明,系统硬件及软件运行稳定,测试结果各项指标基本满足系统预期的性能指标要求,且该系统开发成本低,系统功耗小,具有极强的市场竞争力。
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