fpga设计与应用：智能小车设计方案

fpga设计与应用：智能小车设计方案

系统结构及硬件设计

1．1 供电系统

1．2 传感器系统

1．3 动力及转向系统

1．4 小车自动避障系统

1．5 小车的人工控制

小车的人工控制和自动避障之间的转换由一个数据选择器控制，当小车上NiosⅡCPU的SEL管脚输出高电平时，数据选择器将把无线模块所发送过来的指令作为电机的控制指令，实现了对小车的无线控制。

1．6 温度和湿度测量

1．7 无线收发系统

系统采用PTR4000无线嵌入式模块，工作频率为2．4 GHz，最高工作速率可达1 Mb／s，高效GMSK调制，且有CRC检错功能。具有低功耗，抗干扰能力强，体积小等优点。主要有三种工作模式，分别为：配置模式、 ShockBurst发送模式和ShockBurst接收模式。

软件设计和调试

系统调试

湿度测量系统需要测试是否能够精准输出频率值。采用芯片LM555手册上推荐的电路，由于元件的误差，使输出的频率并不精 确，经过与标准的湿度仪进行比对，通过参数调整，用直线做近似，最后得到的频率值误差在几赫兹（频率范围是6 008～7 314Hz），经过预算得到很准确的湿度值。开始求湿度值时用的是解一元三次方程的方法，由于计算量大，对小车的行进会有很大影响，后来在小车端只是把小 车采集到的频率值通过红外天线传输到主控端，并将原先的小车自动避障由NiosⅡCPU控制改为由Verilog编写的硬件模块控制，最后在控制台做湿度 值的计算。这样的更改既减少了小车NiosⅡCPU的工作量，同时由于小车的自动避障改为由独立的Verilog模块控制，运行起来很流畅。

结语

本设计以FPGA嵌入NiosⅡ软核处理器为核心，辅以必要的外围 电路，构成了高度集成化的片上系统。另外，SoPC系统的柔性配置，使得可以基于此系统扩展片外存储器和多路输出。设计的小车具有较强的避障能力，且能通 过接收端对其进行方便的控制，温度和湿度采集均达了较高的精度，并且能实现动态显示，无线收发模块的有效范围最远可达300 m，可应用于较为恶劣的环境，可代替人进行温度和湿度的实地检测。