基于FPGA的生命探测仪算法研究与系统设计
加入技术交流群
3．2 异步FIFO设计
FIFO是一种先入先出的内存数组，其控制逻辑将执行所有必要的读写指针管理，并产生状态标志信号和可选择的与用户逻辑电路接口连接的握手信号。由于数据采样数率远远小于串口数据传输速率，滤波器输出与串行通信接口之间要进行数据缓存，这里使用异步FIFO模块实现不同时钟模块间的数据传送。图5所示是异步FIFO时序仿真波形。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/190438.htm
。其中m为所用寄存器位数，Baud为波特率，clk为时钟频率。系统全局时钟为40 MHz，传输波特率为19．2 Kb／s。可由此式算出分频因子X=31．5，四舍五入后得X=32，实际产生的波特率为Baudclk=19 193，跟理想的19 200波特率误差为0．04％。
3．3．2 串口发送模块
串口发送模块主要实现将FIFO输出的8位并行数据封8进行串行发送的功能。发送时对于异步传输协议，不需要同接收端进行时间同步。帧的传送靠起始位来同步，起始位低电平，用下降沿沿通知对方接收方传输的开始，紧跟着是8位数据位，传输时低位元在前，高位在后。数据位后面是停止位，高电平有效。串口发送模块仿真结果如图7所示。
3．3．3 串口接收模块
串口接收模块主要实现将上位机发送的串行数据转换成并行数据的功能。接收模块实际上是发送模块的逆过程，当检测到低电平时，表示有资料到来。为了确定新数据的到来，即检测开始位，我们使用8倍于波特率的采样时钟对接收到的信号进行采样，以防止因为毛刺等造成错误判断。当8位数据接收完成后，ready输出高电平，数据输出有效。串口接收模块仿真结果如图8所示。
4 结语
本文从理沦上研究了雷达式生命探测仪的算法，推导出了人体呼吸和运动所产生的多普勒频移范围，设计了生命探测仪信号处理板硬件系统，并详细介绍了利用FPGA实现滤波、异步存取以及数据收发和控制。利用FPGA与ARM9的结合，实现了生命探测仪的小型化与便携化。实验证明，本项目开发的生命探测仪达到了隔墙心跳探测大于4 m，人体移动大于10 m，实现了较高的战术指标。
评论