基于FPGA的车载可见光通信系统的研究与实现

发布时间：2025-04-15 01:04

　　进入21世纪,伴随着高新通信技术的快速发展,物联网(Io T,Internet of Things)技术的研究取得了丰硕的成果。在发展物联网的过程中,车联网随之诞生。2009年提出了车联网(Io V,Internet of Vehicles)的概念,近年来随着车联网的发展,城市交通管理系统也日益完善,这也将决定未来几年汽车厂商对汽车制造产业链的改革创新。车联网就是车与车(V2V,Vehicle to Vehicle)或者车与路边设施(V2I,Vehicle to Infrastructure)之间进行通信。但是最近几年,随着计算机技术的成熟,尤其大数据技术的发展,越来越多的视频游戏、娱乐等信息在车联网上传输,在提高驾驶体验的同时,网络负荷也随之增大,并且对通信技术在车联网中的运用提出了更大的挑战。与此同时,随着发光二极管性能的不断提升以及应用范围的不断拓展,基于发光二极管的可见光通信由于其具有带宽资源充足、无电磁污染、兼顾照明与通信等优势让其在车联网中可以作为一种全新的通信方式。因此,本文设计了基于FPGA的车载可见光通信系统,用来实现车与车之间的通信。在本文中,首先对车载可见光通信系统...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外发展以及研究现状
    1.3 本文主要研究内容和结构安排
第2章 车载可见光通信系统信道分析及收发端特性
    2.1 车载可见光通信系统组成
    2.2 车载可见光通信系统发送端LED工作原理及特性分析
        2.2.1 LED发光原理
        2.2.2 LED光源特性
        2.2.3 LED辐射强度分析
    2.3 车载可见光通信系统发送端调制方式分析
    2.4 车载可见光通信系统信道分析
        2.4.1 车载可见光通信系统信道直流增益
        2.4.2 车载可见光通信车车通信几何模型
    2.5 车载可见光通信系统接收端感光器件的选取及原理分析
    2.6 本章小结
第3章 车载可见光通信系统方案设计
    3.1 车载可见光通信系统总体设计方案
    3.2 通信协议
    3.3 车载可见光调制方式的选择
        3.3.1 2DPSK基本原理分析
        3.3.2 2DPSK信号的产生
        3.3.3 2DPSK信号的解调
    3.4 FPGA技术特点及开发流程分析
        3.4.1 FPGA总体概述
        3.4.2 FPGA的特点
        3.4.3 FPGA设计流程
    3.5 本章小结
第4章 车载可见光通信系统发送端和接收端软硬件设计
    4.1 车载可见光通信系统软件设计
        4.1.1 分频模块div_clk设计
        4.1.2 数据接收模块uart_rx设计
        4.1.3 调制模块m2dpsk设计
            4.1.3.1 差分编码模块diff_code设计
            4.1.3.2 载波选择模块carrier_sel设计
        4.1.4 解调模块d2dpsk设计
            4.1.4.1 码元延时模块element_delay设计
            4.1.4.2 乘法器模块mult设计
            4.1.4.3 码元定时脉冲模块element_clk设计
            4.1.4.4 低通判决模块lowpass_judge设计
        4.1.5 数据发送模块uart_tx设计
        4.1.6 软件系统总体模块设计
    4.2 车载可见光通信系统发送端硬件设计
        4.2.1 系统电源电路设计
        4.2.2 DAC数模转换电路设计
        4.2.3 LED驱动电路设计
    4.3 车载可见光通信系统接收端硬件设计
        4.3.1 前端光电接收电路设计
        4.3.2 高通滤波电路设计
        4.3.3 二级放大电路设计
        4.3.4 ADC模数转换电路设计
    4.4 本章小结
第5章 车载可见光通信系统测试
    5.1 车载可见光通信系统软件测试
        5.1.1 分频模块div_clk测试
        5.1.2 数据接收模块uart_rx测试
        5.1.3 调制模块m2dpsk测试
            5.1.3.1 差分编码模块diff_code测试
            5.1.3.2 载波选择模块carrier_sel测试
        5.1.4 解调模块d2dpsk测试
            5.1.4.1 码元延时模块element_delay测试
            5.1.4.2 乘法器模块mult测试
            5.1.4.3 码元定时脉冲模块element_clk测试
            5.1.4.4 低通判决模块lowpass_judge测试
        5.1.5 数据发送模块uart_tx测试
    5.2 车载可见光通信系统硬件测试
        5.2.1 发送端和接收端电路实现
        5.2.2 发送端硬件测试
        5.2.3 接收端硬件测试
        5.2.4 发送端和接收端整体硬件测试
    5.3 车载可见光通信系统联合测试
        5.3.1 系统app界面介绍
        5.3.2 系统软硬件联调测试
    5.4 本章小结
总结
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果



本文编号：4039831