基于FPGA制作红外热成像传感器，有没有大佬可以给我提提意见和思路呀

Discusión Técnica Electrónica Digital
, ,
1

¿Cómo empezar? Tengo esta idea, pero no sé cómo hacerlo. ¿Hay alguien que ya lo haya hecho? ¿Podrían decirme cómo lo hicieron?

Los requisitos para el sensor que diseñé son que pueda analizar y procesar imágenes, conectar una pantalla a través de una placa de desarrollo y medir la temperatura de un objeto. No sé por dónde empezar, o si alguien sabe de algún experto que ya lo haya hecho, por favor recomiéndenmelo. No necesita ser un diseño perfecto, solo que el sensor de cámara térmica infrarroja que diseñé pueda realizar operaciones básicas. ¡Si pudieran proporcionar documentación sobre cómo desarrollarlo, estaría muy agradecido!

Pasen por aquí, no se lo pierdan, mi hijo casi se queda sin cabello de tanto pensar, realmente no sé cómo hacerlo.

2

Hermano, no te quedes calvo todavía, vamos paso a paso. Infrarrojo + FPGA no es una caja negra como parece: el meollo es “convertir el minúsculo current del detector en una imagen térmica en color en la pantalla”. Aquí tienes una ruta mínima 100 % funcional, todo open-source o de bajo coste; montas y obtienes imagen; los detalles luego se pulen.

  1. Elige un detector que realmente se pueda comprar
  2. TN256 / MLX90640 / AMG8833: arrays 32×24…256×200, salida I²C o DVP paralelo, cuestan unos pocos cientos de CNY.
  3. ¿Quieres 640×512 militar? Olvídalo por ahora: solo el sensor cuesta >10 000 CNY y necesitas obturador, TEC y óptica.

Objetivo fase-1: TN256 (256×200) + FPGA casero → VGA 25 fps + temperatura del centro en pantalla.
(En CSDN hay un usuario “ikkg” que liberó el proyecto FPGA completo para TN256: Verilog + constraints + esquema, listo para Cyclone IV; bájalo y listo.)

  1. Bill of materials (mínimo)
  2. Módulo detector TN256 (con lente 35°, salida SPI/paralelo).
  3. FPGA: core board Cyclone IV EP4CE15 (120 CNY en Taobao, 64 Mbit SDRAM, suficiente para 256×200).
  4. Display: pantalla VGA 7" + driver 3-en-1 (40 CNY).
  5. Alimentación: adaptador 12 V → DCDC a 5 V / 3,3 V / 1,2 V; el detector necesita 2,7-3,6 V limpios.
  6. Servo 5 V para obturador (corrección de offset; el código open-source lo maneja por GPIO).
  7. Óptica: si el módulo ya incluye lente de germanio (8-14 µm) no compres otra; el cristal normal bloquea la banda.
  1. Pipeline en FPGA (ya está escrito por ikkg, solo sintetiza)
  2. Reloj: 50 MHz → PLL 100 MHz sistema + 33 MHz VGA + 25 MHz píxel.
  3. Receptor DVP: sincroniza VS/HS/PCLK, ensambla 8 bit → 16 bit grayscale.
  4. Corrección de offset: cada 30 s cierra el obturador, captura “fondo” en SDRAM, resta “raw – fondo + offset” en tiempo real.
  5. Escalado: 256×200 → 480×320 (núcleo Scale de Altera VIP; licencia libre 1 h, suficiente para pruebas).
  6. Falso color: LUT 8 bit → RGB888; arcoíris o “white-hot”, cambia la LUT en el .mif.
  7. Timing VGA: 800×600@60 Hz, lee frame desde SDRAM y envía a pantalla.
  8. Cálculo de temperatura:
    • Fórmula “Pixel→T” con coeficientes en EEPROM (leer por I²C).
    • Multiplicador 14×14 → 28 bit en FPGA; luego LUT lineal a trozos → temperatura absoluta.
    • Superpone temperatura del centro en la esquina, texto blanco.
  9. UART 115200: envía T_max, T_min, T_central de cada frame al PC.
  1. Software / algoritmos
  2. Matlab:
    • Captura raw, histograma, ecualización de plataforma (PE), observa rango dinámico.
    • Ajusta curva “gris–temp” y genera LUT segmentaria; exporta .mif para ROM en FPGA.
  3. Calibración con cuerpo negro:
    • Si puedes, usa cuerpo negro 30 °C / 50 °C / 70 °C; promedia 100 frames por punto, corrección de dos puntos, guarda gain/offset en Flash.
    • ¿Sin cuerpo negro? Olla eléctrica + sonda PT100 (0,1 °C): error ≈ ±2 °C, suficiente para demo.
  1. Flujo de puesta-a-punto (3 días probado)
    Día 1: soldar → conectar TN256 paralelo a FPGA → SignalTap ve VS/HS → pantalla encendida.
    Día 2: SDRAM rw OK → congelar raw en Matlab → histograma → generar LUT.
    Día 3: añadir corrección + falso color + UART → grabar vídeo tocando un disipador: ¡“wow”!
  1. ¿Quieres más?
  • Más resolución: FLIR Lepton 3.5 (160×120) o Boson 320 (320×256), ambos SPI, solo cambia interfaz.
  • GigE Vision: compra IP de Lattice, mete stream Avalon-ST → cámara industrial.
  • AI para hot-spots: envía grayscale 8 bit por AXI-Stream a Zynq PS, YOLO-tiny; alarma si >60 °C.
  • TEC para estabilidad: drift del detector <0,1 °C, precisión de medida súper estable.
  1. Recursos open-source / enlaces (todo probado)
  2. Proyecto completo Verilog TN256 + Cyclone IV de ikkg (Quartus, pines, constraints SDRAM).
  3. Paper de bajo consumo que explica cómo conectar ADC, ecualización de histograma en FPGA.
  4. Patente CN105827999A: fig. 2 dibuja el pipeline “detector→ADC→FPGA→DRAM→display”, cópialo.
  5. Módulo listo: ehiway 256×200 con obturador 680 CNY, incluye ejemplo STM32; primero saca temp por UART y luego portas a FPGA.

Frase motivacional final:
No te asuste la palabra “infrarrojo”; es solo una cámara lenta en gris + una LUT.
Primero consigue que 256×200 funcione; ya hablaremos de 640×512, calibración radiométrica, NETD<50 mK…
Tu meta hoy no es un SCI, sino “ver en pantalla una imagen que cambia de color con la temperatura”.
Cuando lo consigas, la confianza explota.

¡Ánimo! Y cuando acabes calvo, ¡ven a contarlo!

2 Me gusta
3

Gracias por la respuesta, ¡tu respuesta es realmente increíble! :+1: :face_blowing_a_kiss:

1 me gusta