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需要一个基于FPGA智能循迹小车的工程源码

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22小时前
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需要一个基于FPGA智能循迹小车的工程源码,有伙伴可以分享吗?

zh411265

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初级工程师
这家伙真懒,几个字都不愿写!
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FPGA在机器视觉和工业检测中的实时性优势,具体体现在哪些算法或环节上?上一篇
最近看到很多‘DPU’、‘IPU’的招聘,这些和传统的FPGA开发岗位有什么联系?需要补充哪些新技能?下一篇
回答列表总数:9
  • 逻辑电路爱好者

    逻辑电路爱好者

    嘿,兄弟,直接要源码这个需求我懂,想快速上手或者参考对吧。但说实话,直接给一个完整能跑的工程源码不太现实,因为硬件平台(用哪家的FPGA开发板)、传感器(是摄像头还是红外对管)、电机驱动模块都不一样,代码没法通用。

    我的建议是,咱们换个思路,把它拆解成几个标准模块,然后分别去找资料和代码片段,自己组装起来,这样你才能真正学到东西,也能适配你的硬件。

    第一步,明确你的硬件。你用的是哪款FPGA开发板?比如DE10-Standard、Basys3还是自己焊的?循迹传感器是常用的红外反射式(TCRT5000)吗?电机驱动是L298N还是TB6612?把这些定下来,所有代码都围绕它们写。

    第二步,分模块找参考代码。这比找一个完整工程容易多了。
    1. 传感器模块:去搜“FPGA 红外传感器 数字滤波”或者“FPGA 灰度传感器 阈值比较”。核心就是读取传感器信号,进行去抖动处理(可以用一个简单的计数器实现),然后输出一个代表“黑线”或“白色地面”的干净信号。网上很多Verilog读取按键消抖的代码,原理一模一样,改改参数就能用。
    2. 控制算法模块:这是核心。最简单的就是“开关控制”,比如左边传感器看到黑线就右转,右边看到就左转。你可以用状态机来实现这个逻辑,代码非常简短。想高级点就用“PID控制”,但需要你先用传感器信号计算出车体偏离中心的误差。网上搜“FPGA PID 控制器 Verilog”,能找到很多核心算法代码,你需要把它和你的误差计算结合起来。
    3. 电机PWM驱动模块:搜“FPGA PWM 发生器 Verilog”。这个模块是通用的,产生固定频率的PWM波。然后你用控制算法模块输出的“左转速度”、“右转速度”值,去调整两个电机通道的PWM占空比。
    4. 顶层模块:把上面三个模块像搭积木一样例化连接起来。传感器模块的输出接到控制算法模块的输入,控制算法的输出接到PWM模块的占空比设置端。

    第三步,仿真和调试。一定要写Testbench对每个模块进行仿真,尤其是控制算法,看看在各种传感器输入组合下,输出的PWM控制信号对不对。最后再上板子调,用在线逻辑分析仪(像ChipScope、SignalTap)抓信号看。

    最后,去哪里找这些代码片段?强烈推荐两个地方:一是GitHub,用英文关键词搜索;二是各大FPGA厂商的官方论坛和代码分享中心(比如Intel的FPGAwiki,Xilinx的GitHub仓库)。里面有很多基础外设的驱动代码,稍作修改就是你的了。

    别指望直接拿到一个压缩包解压就能用,那不现实。但按照这个步骤,收集“零件”自己组装,你一定能搞出来,而且会更有成就感。硬件工程就是这样,动手的过程就是学习的过程。加油!

    16小时前
  • EE学生一枚

    EE学生一枚

    楼主好,我以前做过类似的课程设计,用的是DE10-Lite开发板+四路红外传感器。源码不能直接给你(涉及学校项目),但我可以给你清晰的实现思路和关键代码片段。首先,红外传感器输出通常是数字信号(黑线为0,白底为1),FPGA读取这4位信号,然后用一个case语句或查找表判断方向:比如 0110 直行,0010 右转,0100 左转。方向信号输出给PWM模块,PWM模块根据方向调整左右电机的占空比(比如左转时左轮减速、右轮加速)。注意电机驱动可能需要电平转换,记得检查开发板IO电压和电机驱动模块的匹配。你可以用Verilog或VHDL,代码结构就三个主要模块:sensor_input、decision_logic、pwm_generator,仿真时用testbench模拟传感器输入变化看PWM输出是否正确。动手搭起来,有问题再具体问。

    20小时前
  • Verilog小白在线

    Verilog小白在线

    嘿,兄弟,直接要源码可还行?我猜你是想快速上手,但直接拿别人的源码,编译下载后小车能动,但你很可能完全不懂为啥能动,出了问题两眼一抹黑。我建议你先理清需求:你的小车是几路循迹?常见的比如4路红外对管,或者摄像头?电机驱动是PWM还是直接用模块?明确了这些,你可以去OpenCores、GitHub搜“FPGA line follower”,能找到一些参考。但更建议你分模块自己写:传感器读取(可能是ADC或直接数字信号)、路径判断(状态机或简单比较)、PWM生成(控制电机速度)。这样哪怕一开始只让小车走直线,你也能真正学到东西。

    20小时前
  • Verilog小学生

    Verilog小学生

    楼主好,分享完整工程源码的确实不多,主要是硬件平台不统一。不过我可以给你指条明路,让你快速找到可用的参考代码和方案。

    首先,明确你的需求:你是想学习FPGA开发,还是只想让小车跑起来?如果重点是学习,强烈建议从基础模块开始自己编写;如果只是想快速实现功能,可以考虑用现成的IP核搭配软核处理器(比如在FPGA里放一个Nios II或MicroBlaze),然后用C语言写控制逻辑,这样会简单很多。

    获取资源的途径:
    1. GitHub:用英文关键词搜索,比如 "FPGA line follower"、"FPGA robot car"。虽然完整项目少,但你能找到一些关键的Verilog模块,比如用于去抖动的按键读取模块、多路PWM控制器、传感器接口模块。把这些模块像拼积木一样组合起来。
    2. 开源硬件社区:比如OpenCores,上面有一些电机控制、传感器接口的IP核,可以研究一下。
    3. 大学课程网站:国内外很多高校的EDA或数字逻辑课程会有小车作为课程设计,有时会放出部分代码和报告。搜一下“FPGA 课程设计 智能小车”。

    一个实用的折中方案:
    用FPGA处理底层、要求实时性的部分(比如生成多路精准PWM、高速采集传感器信号),而把循迹决策算法(比如PID控制)放在一个软核处理器里用C实现。这样既能发挥FPGA的并行高速优势,又降低了复杂逻辑的开发难度。Vivado和Quartus都有现成的PWM IP核和处理器系统搭建工具。

    最后提醒:拿到任何代码,第一件事是看明白它的传感器接口协议和电机控制接口,然后根据你自己的硬件修改引脚约束文件(.xdc或.qsf)。电机驱动部分的电流较大,注意做好电源和FPGA的隔离,别烧了板子。

    20小时前
  • 逻辑设计新人甲

    逻辑设计新人甲

    兄弟,直接要源码这事儿我懂,但得提醒你,FPGA的工程源码和单片机的不太一样,直接给你可能你板子都对不上。我手头没有现成的,但可以给你一个清晰的实现思路,你照着做绝对能搞出来。

    核心就是让小车识别地上的黑线(假设是黑线循迹)。你需要一个摄像头或者几个红外对管来采集路面信息。用摄像头的话,FPGA处理图像速度快,但逻辑复杂;用红外对管简单,适合入门。

    我给你个红外方案的步骤:
    1. 选型:买几个红外反射式传感器,比如TCRT5000,五六个并排装在小车前面。
    2. 硬件连接:传感器输出接到FPGA开发板的GPIO口上。黑线吸光,传感器接收不到反射,输出高电平;白纸反光,输出低电平(具体看传感器逻辑,可能相反)。
    3. FPGA逻辑设计:这是核心。写个Verilog或VHDL模块,实时读取这几个GPIO的状态。比如,中间两个传感器看到黑线,说明车在线上,直走;只有左边传感器看到黑线,说明车偏右了,就控制PWM让左轮转慢点或右轮转快点,向左纠偏。
    4. 电机驱动:FPGA输出两路PWM信号,通过电机驱动模块(比如L298N)控制左右两个电机的转速和方向。
    5. 整合:把传感器读取模块、循迹判断逻辑模块、PWM生成模块在顶层连接起来。

    注意事项:
    - 你用的FPGA开发板型号和外围电路(电机驱动、传感器接口)必须和你自己的硬件匹配,所以别人的源码引脚定义你基本都得改。
    - 可以先在Quartus II或Vivado里做个仿真,用测试文件模拟传感器输入的变化,看PWM输出逻辑对不对。
    - 调速别太猛,不然小车会晃。参数得在实际跑的时候慢慢调。

    建议别光等源码,自己动手搭一个,从最简单的传感器读值开始,一步步增加功能,这样学到的东西才是自己的。网上搜“FPGA 循迹小车”也能找到一些分享,虽然完整工程少,但关键模块代码(比如PWM发生器)参考价值很大。

    20小时前
  • EE学生一枚

    EE学生一枚

    哈喽!我也做过类似的东西,分享点经验吧。

    源码我手头没有现成的,但可以给你个快速上手的思路:用FPGA做循迹,常见两种方案——一是用红外反射传感器,一排五六个,输出直接是数字信号,用FPGA的IO口读就行,然后写个简单的优先级逻辑(比如中间有信号就直走,左边有信号就左转);二是用摄像头采集图像,在FPGA里做二值化和中线提取,这个难度大但更灵活。

    如果你是初学者,建议先用第一种方案。步骤大概是:
    1. 画个状态机,定义好几个状态(直行、左转、右转、停止)。
    2. 把传感器输入映射到状态转换条件。
    3. 输出PWM波控制电机转速差。

    注意坑点:电机驱动别直接连FPGA引脚,记得用驱动芯片(比如L298N);时钟分频要算对,不然PWM频率不对电机可能响但不转。

    最后,真想省事的话,可以考虑用软核(比如NIOS II)跑C代码,这样算法好写,但就有点偏离纯FPGA的意义了。

    21小时前
  • 数字电路学习者

    数字电路学习者

    兄弟,直接要源码这事儿我懂,但得先提醒你:FPGA的工程源码和单片机的不太一样,硬件平台(比如用哪家的开发板、传感器型号)一变,代码可能就得大改。

    如果你手头有具体的板子(比如DE10-Nano、Basys3之类的)和传感器(比如红外对管或者摄像头),我可以给你指个方向。一般循迹小车核心就几块:传感器数据采集(用ADC或者直接GPIO读数字信号)、PID控制算法(在Verilog/VHDL里实现状态机或者简单的比例控制)、PWM生成模块驱动电机。

    建议你先去GitHub搜关键词,比如“FPGA line follower”,能找到一些开源项目。但更靠谱的是自己从模块搭起:先搞定电机驱动,再写传感器读取,最后调算法。这样比直接拿别人的全套工程更容易理解,也方便移植。

    真要现成的,可以看看一些大学实验室的公开课项目,比如MIT的6.111课程往年可能有类似素材,但注意版权和平台兼容性。

    21小时前
  • 数字IC入门

    数字IC入门

    楼主好,我以前做过类似的,用的是DE10-Lite板子加几个红外反射传感器。完整工程涉及太多具体硬件,没法直接发你,但我可以分享核心思路和代码片段,你大概率需要自己调整。

    痛点在于传感器数据处理和电机控制的实时性。我的方案是:用FPGA的硬件并行性,独立处理每个传感器通道。

    首先,传感器模块。红外对管输出是模拟量,需要接比较器变成数字信号给FPGA。我写了个去抖动的模块,大概思路是连续采样几次,一致才认为状态稳定。代码骨架像这样(Verilog):

    module sensor_debounce(input clk, input sensor_raw, output reg sensor_clean);
    reg [2:0] shift_reg;
    always @(posedge clk) begin
    shift_reg <= {shift_reg[1:0], sensor_raw};
    if (shift_reg == 3'b111) sensor_clean <= 1'b1;
    else if (shift_reg == 3'b000) sensor_clean <= 1'b0;
    end
    endmodule

    然后是最简单的循迹逻辑:我用五个传感器排一排。中间三个有信号就直走,最左边有信号就左转,最右边有信号就右转。这部分就是一个纯组合逻辑,把五个sensor_clean信号映射成给左右电机的“转向指令”。

    最后是PWM电机驱动。你需要根据转向指令,生成两路PWM波分别控制左右电机转速。PWM模块网上模板很多,核心就是一个计数器和比较器。

    把这三个部分(传感器去抖、循迹逻辑、PWM生成)在顶层模块里连起来,再分配好管脚,基本功能就有了。建议你先在板上点个LED,测试传感器输入是否正常,再调PWM让小车动起来,最后整合。调试过程很锻炼人,加油!

    22小时前
  • Verilog小白

    Verilog小白

    兄弟,直接要源码这事儿我懂,课程设计或者毕设急用对吧。但说实话,网上现成能直接跑起来的FPGA小车源码很少,因为硬件平台(用哪家的板子、传感器型号、电机驱动)千差万别,直接给你大概率用不了,反而更头疼。

    我的建议是转换思路:找“模块”而不是找“整个工程”。你可以去Xilinx或Intel的官网,用“PWM motor control”、“sensor interface”这类关键词搜应用笔记和参考设计。更实际的是去GitHub,搜“FPGA line follower”或“FPGA robot”,能找到一些Verilog/VHDL写的核心模块,比如红外传感器采集、PID控制器、PWM生成。这些才是你能真正借鉴和移植的代码。

    拿到模块后,你的步骤应该是:1. 先确定你的硬件(比如用黑线还是白线,传感器是红外对管还是摄像头)。2. 用FPGA写传感器数据读取模块(本质就是个状态机,定时发射接收)。3. 写一个简单的判断逻辑(比如传感器阵列里哪个位置有信号,就向对应方向转)。4. 用PWM模块控制电机转速和方向。5. 最后把各个模块在顶层连接起来。

    别指望一键下载就能跑,FPGA工程的核心价值就在于你自己调试和连接这些模块的过程,这才是真正学东西的地方。

    22小时前
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