基于FPGA的智能小車(chē)設計

3 系統調試
小車(chē)系統需要測試能否準確接收控制臺發(fā)送的指令并控制小車(chē)運動(dòng)或停止，以及向前、后、左、右轉向。還要測試主控機能否準確接收小車(chē)采集到的溫度以及濕度信息，能否正確顯示。經(jīng)過(guò)多次測試，發(fā)現由于系統程序是采用收發(fā)循環(huán)轉換的模式，為了讓兩個(gè)系統能夠收到對方發(fā)的信息，對小車(chē)的遙控與自動(dòng)部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的分化。自動(dòng)情況下，控制臺為主要接收端，小車(chē)為主要發(fā)送端，一般情況下小車(chē)發(fā)送數據到控制臺，需要自動(dòng)到遙控的轉換時(shí)，通過(guò)在延時(shí)時(shí)間內進(jìn)行中斷來(lái)實(shí)行從自動(dòng)到遙控的轉換；在遙控狀態(tài)下，控制臺為主要發(fā)射端，小車(chē)為接收端，一般情況下控制臺發(fā)送小車(chē)行進(jìn)指令到小車(chē)，需要采集數據時(shí)，通過(guò)溫度、濕度采集按鍵來(lái)對小車(chē)進(jìn)行收發(fā)轉換，同時(shí)小車(chē)發(fā)出采集數據指令，之后再次轉為接收模式。這樣做之后使小車(chē)與控制臺的軟件部分清晰明了，小車(chē)的行進(jìn)以及采集顯示數據能夠實(shí)時(shí)的進(jìn)行。
濕度測量系統需要測試是否能夠精準輸出頻率值。采用芯片LM555手冊上推薦的電路，由于元件的誤差，使輸出的頻率并不精確，經(jīng)過(guò)與標準的濕度儀進(jìn)行比對，通過(guò)參數調整，用直線(xiàn)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(guò)預算得到很準確的濕度值。開(kāi)始求濕度值時(shí)用的是解一元三次方程的方法，由于計算量大，對小車(chē)的行進(jìn)會(huì )有很大影響，后來(lái)在小車(chē)端只是把小車(chē)采集到的頻率值通過(guò)紅外天線(xiàn)傳輸到主控端，并將原先的小車(chē)自動(dòng)避障由NiosⅡCPU控制改為由Verilog編寫(xiě)的硬件模塊控制，最后在控制臺做濕度值的計算。這樣的更改既減少了小車(chē)NiosⅡCPU的工作量，同時(shí)由于小車(chē)的自動(dòng)避障改為由獨立的Verilog模塊控制，運行起來(lái)很流暢。
對于無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統，要測試其可靠性以及發(fā)送或接收的信息的準確性。測試方法是單獨設計了一個(gè)軟核下載到SoPC中，并編寫(xiě)一段程序用于測試是否正確寫(xiě)入配置控制字，是否能夠進(jìn)行ShockBurst模式的接收或發(fā)送。問(wèn)題是對天線(xiàn)各模式時(shí)序的把握，一開(kāi)始寫(xiě)的程序總是不能正確寫(xiě)入配置字，反復調試，并用數字示波器觀(guān)察寫(xiě)入配置字的瞬間過(guò)程以及各延時(shí)的時(shí)間，最后測試成功，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)數據包就讓LED閃一下。

4 結語(yǔ)
本設計以FPGA嵌入NiosⅡ軟核處理器為核心，輔以必要的外圍電路，構成了高度集成化的片上系統。另外，SoPC系統的柔性配置，使得可以基于此系統擴展片外存儲器和多路輸出。設計的小車(chē)具有較強的避障能力，且能通過(guò)接收端對其進(jìn)行方便的控制，溫度和濕度采集均達了較高的精度，并且能實(shí)現動(dòng)態(tài)顯示，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的有效范圍最遠可達300 m，可應用于較為惡劣的環(huán)境，可代替人進(jìn)行溫度和濕度的實(shí)地檢測。