想知道飞思卡尔智能车大赛冠军项目是怎么实现完美的硬件平台模拟的？ 单片机, 卡尔, 项目, 硬件, 智能

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项目背景及可行性分析

• 项目名称、项目的主要内容及目前的进展情况

项目名称：基于FPGA的飞思卡尔智能车硬件平台的模拟

主要内容：作品用Xilinx的片子和开发系统模拟motorala的68HS12单片机，开始的计划实现最小系统板的功能，即供电，串口，时钟晶振，AD，脉冲捕捉等。后期可开发多种接口和总线，如CAN总线，BDLC通讯接口，脉宽调制模块等。性能强，可提供给参赛选手一个很好的硬件调试平台。更可以移植到比赛或者实际中运用。除此之外，该技术预留接口，还可进一步完善，如无线通讯，音频传输，视频接收等。可扩展到motorala的很多产品开发技术中。

目前进展情况：经过前一段时间制作，我们已经完成了外围扩展电路的制作，电机驱动，基于AD光电传感器制作，LED数码管电路，串口等。这一阶段正在进行代码的编写和调试工作。

• 项目关键技术及创新点的论述：目前的有很多智能车比赛( 比如瑞萨，飞思卡尔智能车竞赛)，受到很多学生的欢迎,但是这些都是基于某款单片机的，功能受到极大的限制。随着赛事的水平不断提高，选手们在硬件的制作上已经不能有多大改进，还有在硬件的制作中只能靠经验，而在硬件加工出来前不能进行仿真和模拟。

我们使用xilinx的FPGA来代替原先的单片机进行硬件平台的制作，可以大大扩展硬件方面的功能，也可以方便选手进行调制。

• PWM信号

技术成熟性和可靠性论述：目前很少有人用fpga做对于motorala系列单片机的模拟，因为功能交复杂，这也是这向技术的创新点和难点。但是我们的队员有在实验室进行fpga和pcld的研究经验。另外，我们还有很成熟的外围扩展电路的制作经验，这是很宝贵的。

项目实施方案
1.方案基本功能框图及描述
用框图的方式并加以简单的描述简述实施本项目的技术方案

红外线发光管电路：红外发光二极管串联400欧姆限流电阻后接地。当光电传感器下方为白色路面时，三极管集电极输出电压为高电平。当光电传感器下方为黑色时，三极管集电极输出电压为低电平。经过对器件筛选后，保证了器件的一致性，因此所有13组传感器的阈值电平都基本相同。

图1  红外发光电路

图2  红外接收电路

速度传感器电路

我们所采用的是光电对射式速度传感器。在电机输出轴上加一齿盘，电机输出轴的转动带动齿盘的转动。将对射光偶发光和接受管放在码盘两侧，码盘转动时，由于码盘上的齿经过发光管发出的光线时，会阻碍光线传播。所以接收管两端的电阻会有很大的变化，这样，在电路中，采样电阻两端的电压就会有很大的变化。用处理器采集电压脉冲单位时间内的个数，就会获得电机转速，从而获得车速。

电路设计如下：

图3  转速传感器电路

电机6V供电为使电机能在电池电压变化的情况下保持同样的运行工况，需要将电池电压降低到6V。我们采用的是LM2576-ADJ电源芯片，此DC-DC芯片，可以连续输出3A的电流，电压调节范围从1.23V到输入电压的90%，此处输入电压为电池电压，所以完全能满足带动电机这样的负载的要求。
电路如下。

图4  电机供电电路

电机驱动电路

直流电机驱动芯片采用“飞思卡尔”公司的H桥电机驱动芯片MC33886。MC33886芯片内置了控制逻辑、电荷泵、门驱动电路以及低导通电阻的MOSFET输出电路，适合用来控制感性直流负载，并且集成了过流保护、过热保护、欠压保护。

图5  电机驱动电路

2.需要的开发平台：
  实现本方案所需要的基本功能、功能、接口
  所需要的目标FPGA开发平台，简述为什么需要此平台
  是否需要其它配套的开发工具

2.方案实施过程中需要开发的模块
在本方案中需要研制、开发的功能主要模块，以及开发的方式

3.系统最终要达到的性能指标
论述本项目最终完成时所设想达到的目标。

需要的其它资源
1.设计输入输出功能子板
子板功能描述、接口说明、时间、方式

2.测试设备
列出在方案实施过程中所需要的测试设备(万用表、示波器、频谱仪、逻辑分析仪等)

3.方针、开发工具
列出在方案实施过程中所需要的仿真、开发工具等。