2026年,全国大学生电子设计竞赛(电赛)控制类题目,如果选择‘基于FPGA的视觉伺服平衡车’作为方案,在实现图像识别、PID控制与电机驱动时,如何合理划分软核(如Nios II)与硬件逻辑的任务以提升实时性?
我们团队计划参加2026年电赛,初步想用FPGA(比如DE10-Nano这类带ARM硬核的SoC FPGA)做控制类题目,做一个能跟踪目标并保持平衡的视觉伺服小车。难点在于要同时处理摄像头图像(识别目标)、运行平衡PID算法、并控制电机。FPGA既有硬件逻辑的并行优势,又有软核可以跑复杂算法。请问在系统架构设计时,应该如何合理划分任务?比如图像预处理(色彩空间转换、边缘检测)用硬件逻辑,目标识别用软核?PID计算和电机PWM生成呢?如何设计软硬件之间的高效通信(如AXI总线)?目标是保证系统的实时性和稳定性。