[发明专利]基于FPGA的盲人导航帽

权利要求书

1.基于FPGA的盲人导航帽，包括FPGA控制系统、与FPGA控制系统相连接的供电模块、语音模块和通信模块，所述FPGA控制系统包括ARM嵌入式核模块，其特征在于，还包括与ARM嵌入式核模块相连的图像识别模块和数据采集模块；

所述通信模块和语音模块均与ARM嵌入式核模块连接，所述ARM嵌入式核模块包括FPGA部分的ZYNQ以及搭建在ZYNQ上面的LINUX系统，ZYNQ包括了PS端、可编程逻辑PL端和DDR存储器，所述可编程逻辑PL端上搭建有YOLOV2神经网络加速器，所述PS端包括ARM处理器和相关的ARM访存接口，所述DDR存储器分别和PS端、可编程逻辑PL端通过AXI总线进行连接，同时通过ARM访存接口和ARM处理器进行连接，且ARM处理器用于对DDR存储器中的数据进行存取和处理；

数据采集模块包括摄像头和红外测距传感器，摄像头与用于采集数据并输入到DDR存储器中，所述红外测距传感器与ZYNQ相连接并用于检测附近物体；

所述图像识别模块采用深度学习算法进行图像识别，且用于将摄像头采集到的数据与DDR储存器内的数据进行比对。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的盲人导航帽，其特征在于，所述ARM处理器读取DDR存储器中的数据，并将数据处理成可被可编程逻辑PL端处理的特征图，且特征图格式为适配YOLOV2神经网络加速器网络输入图象的32*1*1的格式。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的盲人导航帽，其特征在于，所述YOLOV2神经网络加速器通过训练网络获取YOLOV2目标检测识别模型的相关权重数据。

4.根据权利要3所述的基于FPGA的盲人导航帽，其特征在于，所述权重数据的存储方式为将卷积核的权重数据通过输入通道，并按照高、宽的顺序存储到DDR里面。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA的盲人导航帽，其特征在于，所述可编程逻辑PL端包括DMA访存模块，所述ARM处理器通过ARM访存接口与DDR连接，并对可编程逻辑PL端的YOLOV2神经网络加速器相应的节点进行赋值配置。

6.根据权利要求5所述的基于FPGA的盲人导航帽，其特征在于，所述可编程逻辑PL端与DMA访存模块相连，并在读取DDR中的特征图和权重数据的同时将特征图数据和权重数据以及中间计算结果加载至片上FIFO，并对特征图进行运算，中间的运算结果存放在片上缓存FIFO上面，最终运算结构通过片上FIFO传输存放在DDR存储器上面。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA的盲人导航帽，其特征在于，所述PS端用于将访问DDR储存器中特定储存片段并与存放好的结果进行对比验证，并通过ARM处理器操控语音模块发出特定的语音来对盲人进行导盲指示。

8.根据权利要求1所述的基于FPGA的盲人导航帽，其特征在于，所述红外测距传感器不断的检测附近物体的距离并反馈回ZYNQ的PS端，PS端与语音模块连接、并用于根据结果对盲人进行警示。

9.根据权利要求1所述的基于FPGA的盲人导航帽，其特征在于，所述供电模块为锂电池，并用于给FPGA控制系统、与FPGA控制系统相连接的ARM嵌入式核模块、语音模块和通信模块、图像识别模块和数据采集模块供电。