CN218276683U - 一种基于fpga的传感器多端口收发器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的技术方案：一种基于FPGA的传感器多端口收发器，包括FPGA、自动驾驶单元和以太网交换机；所述FPGA包括可编程逻辑模块和处理系统模块；所述可编程逻辑模块包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元连接有采集相机，输出端与数据处理单元连接；所述数据处理单元分别连接处理系统模块和自动驾驶单元；所述处理系统模块与以太网交换机连接。将多个传感器的数据通过一个多端口收发器统一收集、管理，布局简洁，占用空间小，数据处理效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子硬件技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的传感器多端口收发器。
背景技术
自主移动机器人和无人驾驶汽车正在蓬勃发展，并被广泛应用于交通、物流、服务、工业、特种作业等行业。传感器在机器人和无人车中扮演了至关重要的角色，它们不断检测外界环境、搜集感知数据并把数据及时传送给控制器，以便生成控制指令，使机器人和无人车在复杂的环境条件下自如移动、完成任务。当传感器的数量很多时，如何利用有限的资源高效处理多传感器的数据是一个挑战。现有问题是多个传感器分别通过不同的线路和接口与控制器连接，结构、布线复杂，占用空间较大，不利于布局的简洁和通信的统一管理。
实用新型内容
本实用新型的目是针对背景技术中存在的多个传感器分别通过不同的线路和接口与控制器连接，结构、布线复杂，占用空间较大，不利于布局的简洁和通信的统一管理问题，提出一种基于FPGA的传感器多端口收发器。
本实用新型的技术方案：一种基于FPGA的传感器多端口收发器，包括FPGA、自动驾驶单元和以太网交换机；
所述FPGA包括可编程逻辑模块和处理系统模块；
所述可编程逻辑模块包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元连接有采集相机，输出端与数据处理单元连接；
所述数据处理单元分别连接处理系统模块和自动驾驶单元；
所述处理系统模块与以太网交换机连接。
优选地，所述可编程逻辑模块通过万兆网口与自动驾驶单元连接，所述数据处理单元输出的数据通过用户数据协议打包经万兆网口输送到自动驾驶单元。
优选地，所述FPGA还连接有DDR存储器，所述DDR存储器通过AXI总线分别与数据处理单元和处理系统模块连接。
优选地，所述自动驾驶单元通过AXI总线与DDR存储器连接。
优选地，所述处理系统模块包括串行外设接口、媒体访问控制接口和管理数据IO端口分别与以太网交换机连接。
优选地，所述串行外设接口设置有两个，还连接有扩展控制器局域网。
优选地，所述处理系统模块还包括通用异步收发传输器；所述以太网交换机还包括DEBUG接口且与通用异步收发传输器连接。
优选地，所述采集单元包括多个MIPI接口，每个接口连接一个采集相机。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益的技术效果：将多个传感器的数据通过一个多端口收发器统一收集、管理，布局简洁，占用空间小，数据处理效率高。
附图说明
图1为本实用新型的模块示意图。
图2为本实用新型的具体线路连接图。
具体实施方式
以下是文中英文术语缩写的解释：
| 英文缩写 | 英文全称 | 中文名称 |
| ADU | Autonomous Driving Unit | 自动驾驶单元（控制器） |
| FPGA | Field Programmable Gate Array | 现场可编程门阵列 |
| PL | Programmable Logic | 可编程逻辑 |
| PS | Processing System | 处理系统（基于ARM的SoC） |
| MIPI | Mobile Industry Processor Interface | 移动产业处理器接口 |
| CSI | Camera Serial Interface | 相机串行接口 |
| UDP | User Datagram Protocol | 用户数据报协议 |
| TCP/IP | Transmission Control Protocol / InternetProtocol | 传输控制协议/互联网协议 |
| MAC | Media Access Control | 媒体访问控制 |
| AXI | Advanced eXtensible Interface | 先进可扩展接口 |
| DDR | Double Data Rate | 双倍数据速率 |
| PTP | Precise Time Protocol | 精确时间协议 |
| GPIO | General-Purpose Input/Output | 通用输入输出端口 |
| GMAC | Gigabit Media Access Control | 千兆媒体访问控制 |
| RGMII | Reduced Gigabit Media IndependentInterface | 简化千兆媒体独立接口 |
| MDIO | Management Data Input/Output | 管理数据输入输出端口 |
| UART | Universal Asynchronous Receiver /Transmitter | 通用异步接收发送器 |
| I2C | Inter-Integrated Circuit | 内部集成电路 |
| SPI | Serial Peripheral Interface | 串行外设接口 |
| CAN | Controller Area Network | 控制器局域网 |
| PHY | Physical Layer | 物理层 |
| 10GBASE-T | 万兆以太网标准，使用铜缆双绞线连接（超六类或以上），数据层有效带宽为10Gbit/s，最远传输距离可达100米 | |
| H.264 | 一种视频压缩编码标准，采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施，可用于SDTV、HDTV和DVD等 |
以下是实施例所涉及芯片的介绍：
| 型号 | 功能描述（英文） | 功能描述（中文） |
| SJA1105 | 5-port automotive Ethernet switch | 5端口汽车以太网交换机 |
| TJA1102 | 100BASE-T1 dual/single PHY for automotive Ethernet | 用于汽车以太网的100BASE-T1双/单PHY |
| DP83TG720S | 1000BASE-T1 Automotive Ethernet PHY | 1000BASE-T1汽车以太网PHY |
| MAX9296 | Dual GMSL2 to CSI-2 Deserializer | 双GMSL2到CSI-2解串器 |
| DS90UB964 | Quad FPD-Link III Deserializer Hub | 四FPD-Link III解串器Hub |
实施例一
如图1所示，本实用新型提出的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，包括FPGA、自动驾驶单元和以太网交换机；
所述FPGA包括可编程逻辑模块和处理系统模块；所述可编程逻辑模块包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元连接有采集相机，输出端与数据处理单元连接；所述数据处理单元分别连接处理系统模块和自动驾驶单元；所述处理系统模块与以太网交换机连接。
所述可编程逻辑模块通过万兆网口与自动驾驶单元连接，所述数据处理单元输出的数据通过用户数据协议打包经万兆网口输送到自动驾驶单元。所述FPGA还连接有DDR存储器，所述DDR存储器通过AXI总线分别与数据处理单元和处理系统模块连接。所述自动驾驶单元通过AXI总线与DDR存储器连接。
所述处理系统模块包括串行外设接口、媒体访问控制接口和管理数据IO端口分别与以太网交换机连接。
所述串行外设接口设置有两个，还连接有扩展控制器局域网。
所述处理系统模块还包括通用异步收发传输器；所述以太网交换机还包括DEBUG接口且与通用异步收发传输器连接。所述采集单元包括多个MIPI接口，每个接口连接一个采集相机。
所述万兆网口优选为10GBASE-T。
实施例二
如图2所示，本实用新型提出的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，包括FPGA、自动驾驶单元和以太网交换机；
所述FPGA包括可编程逻辑模块和处理系统模块；所述可编程逻辑模块包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元连接有采集相机，输出端与数据处理单元连接；所述数据处理单元分别连接处理系统模块和自动驾驶单元；所述处理系统模块与以太网交换机连接。通过FPGA的PL端MIPI接口采集12路相机数据，然后分为两路处理：一路经过UDP打包，从10GBASE-T万兆网口送至ADU；另一路进入H.264压缩器，压缩器为位于FPGA中的VCU(Video Code Unit)，压缩后视频通过万兆网传出至ADU进行存储。
所述可编程逻辑模块通过10GBASE-T与自动驾驶单元连接，所述数据处理单元输出的数据通过用户数据协议打包经10GBASE-T输送到自动驾驶单元。所述FPGA还连接有DDR存储器，所述DDR存储器通过AXI总线分别与数据处理单元和处理系统模块连接。所述自动驾驶单元通过AXI总线与DDR存储器连接。所述处理系统模块包括串行外设接口、媒体访问控制接口和管理数据IO端口分别与以太网交换机连接。接收ADU发送过来的TCP/IP报文，报文主要用于PTP时间同步，包含PTP时间信息，直接通过AXI总线缓存到DDR存储器，DDR存储器为PS端连接的外部存储器，由PS端读取相应的报文，从报文中根据协议提取PTP时间信息，用于时间同步。解析特定的PTP报文，恢复时间戳并跟踪锁相环，ADU作为主端发送FPGA作为从端接收，根据PTP报文中时间信息实现从端同步至主端。
所述串行外设接口设置有两个，还连接有扩展控制器局域网。
所述处理系统模块还包括通用异步收发传输器；所述以太网交换机还包括DEBUG接口且与通用异步收发传输器连接。所述采集单元包括多个MIPI接口，每个接口连接一个采集相机。锁相环时钟捕获MIPI首行首字节时间，数据跟图像放在一起；在FPGA中通过IO管脚发出相机同步信号（GPIO信号）至对应相机中。使用FPGA控制相机实现同步。每一个MIPI接口对应一个相机，所有相机均需捕获对应MIPI接口发送来图像数据的首行首字节时间。
锁相环时钟定时输出GPIO用于同步相机，参数为整秒偏移及频率。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下还可以作出各种变化。
Claims (8)
1.一种基于FPGA的传感器多端口收发器，其特征在于，包括FPGA、自动驾驶单元和以太网交换机；
所述FPGA包括可编程逻辑模块和处理系统模块；
所述可编程逻辑模块包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元连接有采集相机，输出端与数据处理单元连接；
所述数据处理单元分别连接处理系统模块和自动驾驶单元；
所述处理系统模块与以太网交换机连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，其特征在于，所述可编程逻辑模块通过万兆网口与自动驾驶单元连接，所述数据处理单元输出的数据通过用户数据协议打包经万兆网口输送到自动驾驶单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，其特征在于，所述FPGA还连接有DDR存储器，所述DDR存储器通过AXI总线分别与数据处理单元和处理系统模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，其特征在于，所述自动驾驶单元通过AXI总线与DDR存储器连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，其特征在于，所述处理系统模块包括串行外设接口、媒体访问控制接口和管理数据IO端口分别与以太网交换机连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，其特征在于，所述串行外设接口设置有两个，还连接有扩展控制器局域网。
7.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，其特征在于，所述处理系统模块还包括通用异步收发传输器；所述以太网交换机还包括DEBUG接口且与通用异步收发传输器连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的传感器多端口收发器，其特征在于，所述采集单元包括多个MIPI接口，每个接口连接一个采集相机。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202222436060.0U CN218276683U (zh) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 一种基于fpga的传感器多端口收发器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| CN218276683U true CN218276683U (zh) | 2023-01-10 |
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ID=84714416
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202222436060.0U Active CN218276683U (zh) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 一种基于fpga的传感器多端口收发器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN218276683U (zh) |
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2022
- 2022-09-15 CN CN202222436060.0U patent/CN218276683U/zh active Active
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