基于FPGA面阵激光雷达影像显示研究

作     者：陈鹏云 

作者单位：桂林理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周国清

授予年度：2018年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：面阵激光雷达 FPGA Verlog HDL 模块化 影像显示 

摘      要：面阵激光雷达技术与目前其他的激光雷达技术相比,能够更加快捷、准确地获取目标的大量信息来生成目标的三维图像。如何将面阵激光雷达的影像中越来越多的信息直观化地显示出来,越来越受到人们的关注。随着可编程技术的发展与普及,可编程技术在面阵激光雷达系统上的应用越来越多。不仅促进了激光雷达技术的发展,也拓宽了可编程技术的研究应用领域。现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)技术作为可编程技术的代表因其具有可并行操作、高速运算以及本身具有丰富的逻辑资源,为面阵激光雷达影像显示的研究提供了新的方法和思路。本文的研究任务是利用FPGA技术实现面阵激光雷达影像显示系统。本文首先对面阵激光雷达的相关背景以及国内外研究现状进行简单阐述,接着提出了系统的总体结构框架,并将复杂的系统划分为多个功能简单且容易实现的子模块,以便于系统设计。同时,对相关器件进行选型以及设计器件的接口电路。最后对划分后的子模块进行编程设计,在专业的仿真软件上进行功能验证和硬件平台上进行调试。本论文采用Altera公司推出的Cyclone IV E系列EP4C10F17C8芯片作为硬件平台的核心器件,选择美国镁光公司的SDRAM存储器作为图像信号存储的核心部件,并且以800?480@60Hz规格的TFT液晶显示屏对图像进行显示。该系统主要分为:数据传输模块、SDRAM数据存储模块和TFT显示模块,选用Verilog HDL语言在QuartusII软件平台上对各个模块进行编程实现。在完成系统设计的过程中,利用专业的仿真软件Modelsim对系统的子模块进行功能仿真,并利用实例化的方法对子模块进行调用整合成完整的系统进行验证。最终在800?480@60Hz规格的TFT液晶屏上能进行影像显示,结构稳定并且色彩没有丢失,满足设计要求。本系统能够实现接收数据、对数据进行存储以及对数据进行显示等功能。由于使用了FPGA技术,使得设计实现的各个功能模块能够移植、复用,并且有利于系统的升级和后期的维护。该系统对雷达影像显示有一定的参考价值。