非制冷型红外焦平面具有体积小,功耗低,价格低,不需要制冷机系统的特点,非制冷型的小型化红外热成像仪已经广泛应用于军事,工业和民用的各个领域,迅速成为国内外研究的热点。本课题以法国ULIS公司17um工艺的UL04472非制冷型红外焦平面探测器作为核心器件,以altera公司的带硬核处理器的Cyclone V SoC作为主芯片,设计了整机功耗<2.5W,电路板面积仅为28x28(单位mm),接口和功能模块可扩展的硬件平台。通过大量方案的比较,确定了FPGA+HPS+MCP的核心架构。首次将带有硬核处理器(HPS)的SOC方案应用于设计,有效提升了整机性能,使得本平台可以运行linux系统,实现TF卡存储、网络传输、智能分析等高级功能。以前这些功能需要很复杂的后续处理系统才能完成,而本设计在机芯中就能实现。MCP结构作为手机中常用的存储方案被应用于本设计,极大的节省了电路板面积和降低了系统功耗。针对探测器偏置电源小电流,低Rms纹波噪声的特点,设计了全新的偏置电路,具有极低的纹波噪声,有力的保证了探测器输出的信噪比。探测器输出的模拟视频,经过阻抗转换、信号调理、单端转差分、有源滤波等电路送到ADC中进行模数转换,再送给FPGA采集逻辑,FPGA内部再进行一序列的非均匀性校正,图像增强等处理,最终通过视频编码器以模拟(CVBS)和数字(HDMI)两种方式输出。PCB设计将整个系统分成3个单板,按功能依次划分为探测器驱动板,核心处理板,电源和接口板。硬件层次结构合理划分,针对不同探测器和后续接口变更,只需要单独修改探测器驱动板或者接口板,而最复杂的核心处理板可以继续利用。根据探测器的时序要求,设计了探测器驱动逻辑,串行控制器逻辑,视频采集逻辑,模块内部的控制逻辑时钟独立于总线时钟,减小了整个逻辑设计资源开销,降低了系统功耗,参数化的设计,保证了逻辑模块的可移植性。最终通过评估,本课题开发的红外热像仪硬件平台具有体积小、功耗低、质量轻、性能强、易于功能拓展、软硬件可升级的特点,在整体方案、性能和功能上上优于业内同行一到两代。