基于FPGA狀態(tài)機(jī)的智能手推車多模式控制應(yīng)用

　　摘要：本設(shè)計(jì)采用XILINX Spartan-3E系列FPGA芯片，在基于FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)器件的設(shè)計(jì)中，狀態(tài)機(jī)是目前應(yīng)用最普遍的設(shè)計(jì)方法之一。

　　常用的狀態(tài)機(jī)分為Moore型和Mealy型，鑒于智能小車的控制狀態(tài)需要對(duì)傳感器采集到的參數(shù)做出實(shí)時(shí)響應(yīng)，所以需要與時(shí)鐘相同步，因此采用了Moore型狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法，如圖1所示。

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

　　不同的操作模式用到了不同的信號(hào)作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元，為了使每個(gè)控制模式都能獨(dú)立行使相應(yīng)的功能，又不致使信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)生混亂，小車需要對(duì)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(hào)。另外，除了以上三個(gè)不同的控制狀態(tài)，還應(yīng)該定義一個(gè)空閑狀態(tài)，當(dāng)小車空閑時(shí)或緊急停止時(shí)可以快速切換到空閑狀態(tài)。這些狀態(tài)之間的切換關(guān)系也應(yīng)該是無障礙的自由切換，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖2所示?！　?/p>

 　　為了實(shí)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(hào)，來對(duì)應(yīng)各狀態(tài)連線上的數(shù)字“0”或“1”所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移條件，這里面的輸入信號(hào)是通過一些特定的指令來實(shí)現(xiàn)的，指令輸出與狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。