基于FPGA狀態(tài)機的智能手推車多模式控制應用

　　摘要：本設計采用XILINX Spartan-3E系列FPGA芯片，在基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)器件的設計中，狀態(tài)機是目前應用最普遍的設計方法之一。

　　常用的狀態(tài)機分為Moore型和Mealy型，鑒于智能小車的控制狀態(tài)需要對傳感器采集到的參數(shù)做出實時響應，所以需要與時鐘相同步，因此采用了Moore型狀態(tài)機的設計方法，如圖1所示。

　　超市智能小車的應用環(huán)境及需求不同，對小車的控制也對應著多種不同的控制模式，這里以小車的三大功能進行多模式控制轉(zhuǎn)換的說明，分別是：手動駕駛模式、紅外跟蹤模式以及攝像頭識別跟蹤模式。

　　不同的操作模式用到了不同的信號作為電機的驅(qū)動單元，為了使每個控制模式都能獨立行使相應的功能，又不致使信號驅(qū)動發(fā)生混亂，小車需要對以上三種不同的控制模式做出切換，以確保小車的控制單元可以接收到正確的信號。另外，除了以上三個不同的控制狀態(tài)，還應該定義一個空閑狀態(tài)，當小車空閑時或緊急停止時可以快速切換到空閑狀態(tài)。這些狀態(tài)之間的切換關系也應該是無障礙的自由切換，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖2所示。　　

 　　為了實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖所示的控制效果，需要定義一些狀態(tài)轉(zhuǎn)移的輸入信號，來對應各狀態(tài)連線上的數(shù)字“0”或“1”所對應的轉(zhuǎn)移條件，這里面的輸入信號是通過一些特定的指令來實現(xiàn)的，指令輸出與狀態(tài)之間的對應關系如表1所示。