一种基于ZYNQ_FPGA的车载毫米波雷达处理系统的制作方法

本技术涉及毫米波雷达，具体而言，涉及一种基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统。

背景技术：

1、目前，毫米波雷达多采用单个射频芯片解决方案，虽说采用单射频芯片可以基本满足现有绝大多数主机厂的需求，但是由于有限的通道数造成雷达信号精度较低，无法满足不断发展市场需求，因而多片射频芯片级联方案得到国内外各大雷达厂商的重视。然而，多片级联带来的不仅仅是雷达信号精度的提高，同时也提高了雷达系统数据处理复杂程度。

2、当前行业中主要有两种解决方案：(1)在多片级联的方案中采用多片低性能fpga+一片dsp架构进行设计。该方案的缺点在于：对数据同步设计要求较高，设计较难，而且综合成本不低于直接选择一款高性能的fpga。(2)选择一片高性能的fpga替换dsp以提高性能,如zynq。该方案的缺点在于：直接选用一款带arm核的高性能fpga(zynq)，由于技术还未成熟，其数据主要还是在arm核内进行处理，并未根据fpga内部资源对不同算法进行实际的优化，使得整体处理时延不低于使用dsp的方案，浪费了高性能fpga高速处理数据能力。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统，极大的降低了数据处理的延时，适应车载雷达发展的未来需求。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统，包括fpga系统、以太网芯片、存储芯片和多个射频芯片，所述fpga系统包括相互连接的ps器件和pl器件，所述ps器件用于向pl器件中各模块下发指令，以及对采集数据进行计算处理，所述pl器件用于配置射频芯片的波形数据，以及采集射频芯片数据，进行解码、转换后发送至ps器件，所述ps器件与以太网芯片和存储芯片相连，所述以太网芯片用于与上位机进行数据传输，所述存储芯片用于存储软件程序、采集数据和计算后的数据，所述pl器件与多个射频芯片相连，所述射频芯片用于接收和发射波形数据。

3、作为优选方案，所述ps器件包括测距模块、测速模块、测角模块、cfar模块、以太网传输模块、指令控制模块和ddr存储模块；所述测距模块用于根据采集数据进行距离计算；所述测速模块用于根据采集数据进行速度计算；所述测角模块用于根据采集数据进行角度计算；所述cfar模块用于对经pl器件处理后的数据进行筛选，保留有效数据作为数据源；所述以太网传输模块与以太网芯片相连，用于将数据传输至以太网芯片进行通信；所述指令控制模块用于向pl器件中各模块下发指令；所述ddr存储模块与存储芯片相连，用于将软件程序、采集数据和计算后的数据存储至所述存储芯片。

4、作为优选方案，所述pl器件包括数据采集模块、数据解码模块、fifo缓存模块、第一dma传输模块、第二dma传输模块、第三dma传输模块、1d_fft处理模块、2d_fft处理模块和雷达配置spi模块；所述数据采集模块与多个射频芯片相连，用于采集多个射频芯片的数据，并将串行数据转换为并行数据；所述数据解码模块用于对采集后的并行数据进行解析，获得对应通道的实部虚部；所述fifo缓存模块用于接收对应通道的实部虚部，进行缓存；所述第一dma传输模块用于进行fifo缓存模块和ps器件之间的数据传输；所述第二dma传输模块用于进行1d_fft处理模块和ps器件之间的数据传输；所述第三dma传输模块用于进行2d_fft处理模块和ps器件之间的数据传输；所述1d_fft处理模块用于对数据进行fft计算；所述2d_fft处理模块用于对数据进行2维fft处理；所述雷达配置spi模块用于对射频芯片进行波形数据配置。

5、作为优选方案，所述雷达配置spi模块通过spi接口与多个射频芯片相连，所述数据采集模块通过gpio接口与多个射频芯片相连。

6、作为优选方案，所述ps器件和pl器件通过axis协议进行内部通信。

7、作为优选方案，所述射频芯片的型号为adt3102，所述以太网芯片的型号为ksz9031rnx，所述存储芯片的型号为mt41k256m16tw-107。

8、与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本申请通过对fpga系统架构进行重新编排组合，采用多个dma传输模块，达到数据边采集边计算的目的，能够实时计算fft数据，而且采用pl器件的fft_ip核，降低了fft算法延时。本发明在同等规模的数据量前提下，极大的降低了数据处理的延时，适应车载雷达发展的未来需求。

技术特征：

1.一种基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统，其特征在于，包括fpga系统、以太网芯片、存储芯片和多个射频芯片，所述fpga系统包括相互连接的ps器件和pl器件，所述ps器件用于向pl器件中各模块下发指令，以及对采集数据进行计算处理，所述pl器件用于配置射频芯片的波形数据，以及采集射频芯片数据，进行解码、转换后发送至ps器件，所述ps器件与以太网芯片和存储芯片相连，所述以太网芯片用于与上位机进行数据传输，所述存储芯片用于存储软件程序、采集数据和计算后的数据，所述pl器件与多个射频芯片相连，所述射频芯片用于接收和发射波形数据。

2.根据权利要求1所述的基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统，其特征在于，所述ps器件包括测距模块、测速模块、测角模块、cfar模块、以太网传输模块、指令控制模块和ddr存储模块；

3.根据权利要求1所述的基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统，其特征在于，所述pl器件包括数据采集模块、数据解码模块、fifo缓存模块、第一dma传输模块、第二dma传输模块、第三dma传输模块、1d_fft处理模块、2d_fft处理模块和雷达配置spi模块；

4.根据权利要求3所述的基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统，其特征在于，所述雷达配置spi模块通过spi接口与多个射频芯片相连，所述数据采集模块通过gpio接口与多个射频芯片相连。

5.根据权利要求1所述的基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统，其特征在于，所述ps器件和pl器件通过axis协议进行内部通信。

6.根据权利要求1所述的基于zynq_fpga的车载毫米波雷达处理系统，其特征在于，所述射频芯片的型号为adt3102，所述以太网芯片的型号为ksz9031rnx，所述存储芯片的型号为mt41k256m16tw-107。

技术总结
本技术提出了一种基于ZYNQ_FPGA的车载毫米波雷达处理系统，包括FPGA系统、以太网芯片、存储芯片和多个射频芯片，FPGA系统包括相互连接的PS器件和PL器件，PS器件用于向PL器件中各模块下发指令，以及对采集数据进行计算处理，PL器件用于配置射频芯片的波形数据，以及采集射频芯片数据，进行解码、转换后发送至PS器件，PS器件与以太网芯片和存储芯片相连，所述以太网芯片用于与上位机进行数据传输，存储芯片用于存储软件程序、采集数据和计算后的数据，PL器件与多个射频芯片相连，射频芯片用于接收和发射波形数据。本技术极大的降低了数据处理的延时，适应车载雷达发展的未来需求。

技术研发人员：张立飞,顾超,王开宇,杨克建
受保护的技术使用者：南京楚航科技有限公司
技术研发日：20221222
技术公布日：2024/1/13