基于DSP的激光雷达数据智能接口卡设计

　　无人自动驾驶车辆是室外移动机器人的一种，车上控制系统对车辆进行自主控制，实现无人驾驶。我们的车辆研究使用SICK公司的LMS291激光雷达作为主要的障碍物检测传感器，并同时用于车辆的激光导航。该激光雷达支持RS-232和RS-422串行通信，由于RS-232通信的最大速率为20k bps，无法满足车辆实时检测障碍物的需要。因此，在智能车辆上，采用RS-422传输激光雷达数据，传输速率为500K bps。

　　为满足激光雷达和PC机的高速数据传输，现有的解决方案的实时性得不到保障，而且都不具备任何数据处理功能，而障碍物检测功能应集成到底层硬件平台上实现，万一PC发生死机，车辆仍能自动避撞，保证了车辆系统的安全性和可靠性。因此，需要开发一套新的接口卡来实现这些功能。

　　1 接口卡研制目标和总体方案

　　针对激光雷达在智能车辆上的应用要求，我们对接口卡的功能提出了如下目标：

　　(1)激光雷达数据采集功能。通过RS-422与LMS291激光雷达进行通信，通信速率为500k bps;可实时获取激光雷达数据;可配置激光雷达参数。

　　(2)数据传输功能。通过CAN总线将采集的激光雷达数据送往上位机PC。

　　(3)障碍物检测功能。通过系统对激光雷达数据的处理，获取障碍物检测参数，通过I/O，直接发送紧急停车命令给底层控制器，紧急刹车。

　　根据系统要求，板上的CPU决定选用TI公司的TMS320LF2407A DSP芯片，它速度快、功耗低、易于开发、资源丰富、有片上CAN控制器等。LF2407A采用哈佛总线结构，具有16位高性能的CPU，时钟频率为40MHZ并支持软件改变锁相环的频率，在智能控制和通信中得到广泛应用。500)this.style.width=500;" border=0>

　　2 系统硬件设计

　　2.1 RS-422通信接口设计

　　RS-422A通信接口标准是EIA公布的“非平衡电压数字接口电路的电气特性“标准，它采用非平衡发送器和差分接收器，电平变化范围为12V，通信速率最大10Mbit/s(120m通信距离内)，通信速率最小90Kbit/s(1200m通信距离)。

　　由于本系统要适应高速大流量数据通信，且要实现数据处理功能。为了保证数据传输的实时性和可靠性，我们选用TI 公司的UART产品TL16C752B。它是一个超前的解决方案，提供了两路相互独立的异步收发器，具有64字节的发送和接收FIFO 存储器，这样服务间隔时间就增加了，使外部CPU 有多余时间处理其他的应用，减少了整个UART 的中断服务时间。

　　本系统将TL16C752B配置在LF2407A的I/O空间，TL16C752B还提供了2个中断请求信号分别用于通道A和B申请LF2407A中断，复用LF2407A的外部中断XINT1.