嵌入式智能小車的設(shè)計(jì)技巧

前言
　　傳統(tǒng)智能小車，特別是嵌入式系統(tǒng)，一般都是基于單片機(jī)或者ARM的嵌入式系統(tǒng)，基本上都由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成的，硬件系統(tǒng)方面，跟傳統(tǒng)的搭建硬件環(huán)境一樣，只能做相對(duì)裁剪和功能拓展，但是，本項(xiàng)目的課題是通過xilinx的FPGA開發(fā)板搭建嵌入式的硬件環(huán)境，從最小系統(tǒng)到IP核的添加，都是根據(jù)需要進(jìn)行拓展的，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的拓展，不浪費(fèi)資源，而且基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)的最大有優(yōu)點(diǎn)是，既有PFGA的并行執(zhí)行效率，又有嵌入式軟件的邏輯過程分析控制。
　　總體方案設(shè)計(jì)
　　
　　圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖
　　使用Spartan-6 的XC6SLX16 CSQ234 作為主控制器，傳感器使用攝像頭ov6620圖像采集模塊（兼測(cè)路徑），使用超聲波模塊（HCSR04）測(cè)距，由于兩者具有互補(bǔ)特性，所以能夠很好的控制小車的運(yùn)行狀態(tài)，采用模糊算法計(jì)算出電機(jī)所需要的轉(zhuǎn)速，和舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步漸進(jìn)。
　　1主控制器的選擇
　　解決方案：采用可編程邏輯器件FPGA作為控制器。FPGA可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，體積小，穩(wěn)定性高，IO資源豐富，易于外圍功能擴(kuò)展，隨著FPGA的成本逐步降低，而且基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)的搭建也成為可行，既有傳統(tǒng)嵌入式的軟件靈活性，也有FPGA的并行快速執(zhí)行效率。
　　綜上所述，我們選用的Nexys3 Spartan-6作為系統(tǒng)的主控制器。
　　2電源穩(wěn)壓芯片的選擇
　　本系統(tǒng)中，Spartan-6主控制器。
　　解決方案：由于直流電機(jī)的功耗大，決定采用7.2V，2000mAh的電池為供電源，采用LM25xx系列單片集成開關(guān)電源作為降壓芯片，可以提供大功率的輸出，轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定。
　　3電機(jī)驅(qū)動(dòng)選擇
　　解決方案：采用BTS7960B搭建全橋驅(qū)動(dòng)，可以滿足大功率的輸出，分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)。
　　
　　驅(qū)動(dòng)模塊電路
　　攝像頭模塊的選擇
　　方案：采用數(shù)字?jǐn)z像頭ov6620，控制簡單，價(jià)格合適，信號(hào)穩(wěn)定。