基于FPGA的智能小車設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)調(diào)試
小車系統(tǒng)需要測(cè)試能否準(zhǔn)確接收控制臺(tái)發(fā)送的指令并控制小車運(yùn)動(dòng)或停止，以及向前、后、左、右轉(zhuǎn)向。還要測(cè)試主控機(jī)能否準(zhǔn)確接收小車采集到的溫度以及濕度信息，能否正確顯示。經(jīng)過多次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)由于系統(tǒng)程序是采用收發(fā)循環(huán)轉(zhuǎn)換的模式，為了讓兩個(gè)系統(tǒng)能夠收到對(duì)方發(fā)的信息，對(duì)小車的遙控與自動(dòng)部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的分化。自動(dòng)情況下，控制臺(tái)為主要接收端，小車為主要發(fā)送端，一般情況下小車發(fā)送數(shù)據(jù)到控制臺(tái)，需要自動(dòng)到遙控的轉(zhuǎn)換時(shí)，通過在延時(shí)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行中斷來(lái)實(shí)行從自動(dòng)到遙控的轉(zhuǎn)換；在遙控狀態(tài)下，控制臺(tái)為主要發(fā)射端，小車為接收端，一般情況下控制臺(tái)發(fā)送小車行進(jìn)指令到小車，需要采集數(shù)據(jù)時(shí)，通過溫度、濕度采集按鍵來(lái)對(duì)小車進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換，同時(shí)小車發(fā)出采集數(shù)據(jù)指令，之后再次轉(zhuǎn)為接收模式。這樣做之后使小車與控制臺(tái)的軟件部分清晰明了，小車的行進(jìn)以及采集顯示數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行。
濕度測(cè)量系統(tǒng)需要測(cè)試是否能夠精準(zhǔn)輸出頻率值。采用芯片LM555手冊(cè)上推薦的電路，由于元件的誤差，使輸出的頻率并不精確，經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)的濕度儀進(jìn)行比對(duì)，通過參數(shù)調(diào)整，用直線做近似，最后得到的頻率值誤差在幾赫茲(頻率范圍是6 008～7 314Hz)，經(jīng)過預(yù)算得到很準(zhǔn)確的濕度值。開始求濕度值時(shí)用的是解一元三次方程的方法，由于計(jì)算量大，對(duì)小車的行進(jìn)會(huì)有很大影響，后來(lái)在小車端只是把小車采集到的頻率值通過紅外天線傳輸?shù)街骺囟?，并將原先的小車自?dòng)避障由NiosⅡCPU控制改為由Verilog編寫的硬件模塊控制，最后在控制臺(tái)做濕度值的計(jì)算。這樣的更改既減少了小車NiosⅡCPU的工作量，同時(shí)由于小車的自動(dòng)避障改為由獨(dú)立的Verilog模塊控制，運(yùn)行起來(lái)很流暢。
對(duì)于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)，要測(cè)試其可靠性以及發(fā)送或接收的信息的準(zhǔn)確性。測(cè)試方法是單獨(dú)設(shè)計(jì)了一個(gè)軟核下載到SoPC中，并編寫一段程序用于測(cè)試是否正確寫入配置控制字，是否能夠進(jìn)行ShockBurst模式的接收或發(fā)送。問題是對(duì)天線各模式時(shí)序的把握，一開始寫的程序總是不能正確寫入配置字，反復(fù)調(diào)試，并用數(shù)字示波器觀察寫入配置字的瞬間過程以及各延時(shí)的時(shí)間，最后測(cè)試成功，并把發(fā)送或接收的狀態(tài)用LED顯示出來(lái)，每發(fā)送或接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包就讓LED閃一下。

4 結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)以FPGA嵌入NiosⅡ軟核處理器為核心，輔以必要的外圍電路，構(gòu)成了高度集成化的片上系統(tǒng)。另外，SoPC系統(tǒng)的柔性配置，使得可以基于此系統(tǒng)擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器和多路輸出。設(shè)計(jì)的小車具有較強(qiáng)的避障能力，且能通過接收端對(duì)其進(jìn)行方便的控制，溫度和濕度采集均達(dá)了較高的精度，并且能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，無(wú)線收發(fā)模塊的有效范圍最遠(yuǎn)可達(dá)300 m，可應(yīng)用于較為惡劣的環(huán)境，可代替人進(jìn)行溫度和濕度的實(shí)地檢測(cè)。