1、FPGA电源键盘TFT LCDEPCSSDRAMADC 控制器FIFOPLLCPU（ NIOS II 处理器）模数转换器 ADC信号调理电路F P G AC P U( N I O S I I处理器 )C P U( N I O S I I处理器 )P L LP L LP W M 模块P W M 模块I I C 模块I I C 模块S D R A MS D R A ME P C SE P C SL C D 显示L C D 显示电源模块电源模块电机驱动1电机驱动1电机驱动2电机驱动2M P U 6 0 5 0M P U 6 0 5 0电机 1电机 1电机 2电机 2编码器 2编码器 2蓝牙模块蓝牙模
2、块编码器 1编码器 1如上图所示整个系统设计以 DE0-Nano 平台为中心。F PGA 通 过 嵌 入 Nios II 核与 外 部 存 储 器 EPCS 配 置 芯 片 、 SDRAM、 IIC 模 块 、 PWM 模 块 、 实 现 了 SOPC系 统 。 Nios II 通 过 MPU6050 读 取 平 衡 车 的 车 轮 运 动 加 速 度 和 外 力 引 起 的角 加 速 度 实 现 对 车 身 倾 角 的 测 量 ； 然 后 根 据 倾 角 的 大 小 控 制 相 应 的 PWM模 块 对 左 右 两 个 电 机 的 控 制 ， 最 终 实 现 对 小 车 保 持 平 衡 、
3、加 速 运 动 以 及 转 弯的 基 本 运 动 的 控 制 。 同 时 通 过 编 码 器 及 时 的 将 电 机 的 状 态 反 馈 回 来 ， 从 而实 现 精 准 控 制 。SOPC 的 硬 件 配 置 文 件 和 软 件 文 件 都 存 储 在 EPCS 芯 片 中 ， 当 FPGA 上 电后 ， 硬 件 逻 辑 通 过 EPCS 芯 片 配 置 成 功 后 ， 读 取 SOPC 的 软 件 文 件 并 转 到SDRAM 中 ， 软 件 是 的 运 行 在 SDRAM 中 。最 后 为 了 方 便 调 试 我 们 增 加 了 LCD 显 示 功 能 和 蓝 牙 模 块 ， 实 现 对
4、 程 序状 态 的 显 示 和 数 据 的 传 输 。独 到 之 处 ： 第 一 ， 我 们 设 计 的 FPGA 的 教 学 平 台 是 一 个 基 于 移 动 机 器 人 （ 两 轮平 衡 车 ） ， 因 此 更 容 易 激 起 学 生 们 的 兴 趣 。 但 如 以 后 推 广 之 后 ， 就 要 对 成本 和 功 耗 都 要 做 严 格 的 考 虑 ， 而 Cyclone® IV EP4CE22F17C6N FPGA 也 实现 了 低 功 耗 、 高 性 能 和 低 成 本 。1、 降 低 系 统 成 本所 有 Cyclone® IV EP4CE22F17C6N F
5、PGA 只 需 要 两 路 电 源 供 电 ， 简 化 了电 源 分 配 网 络 ， 降 低 了 电 路 板 成 本 ， 减 小 了 电 路 板 面 积 ， 缩 短 了 设 计 时 间 。而 且 ， 利 用 灵 活 的 收 发 器 时 钟 体 系 结 构 ， 您 可 以 充 分 利 用 收 发 器 所 有 可 用 资源 ， 实 现 多 种 协 议 。 利 用 Cyclone® IV EP4CE22F17C6N FPGA 的 灵 活 性 和高 度 集 成 特 性 ， 您 可 以 设 计 体 积 更 小 、 成 本 更 低 的 器 件 ， 降 低 系 统 总 成 本 。2、 降 低 功
6、耗采 用 经 过 优 化 的 60-nm 低 功 耗 工 艺 ， Cyclone® IV EP4CE22F17C6N FPGA 拓 展 了 前 一 代 Cyclone III FPGA 的 低 功 耗 优 势 。 最 新 一 代 器 件 降 低了 内 核 电 压 ， 与 前 一 代 产 品 相 比 ， 总 功 耗 降 低 了 25 。第 二 ， 作 为 教 学 平 台 必 须 有 全 面 的 设 计 资 源 ， 而 Altera 提 供 全 面 的Cyclone IV FPGA 设 计 环 境 ， 包 括 ：1、 Quartus II 开 发 软 件2、 成 熟 的 IP 库3、 Nios II -世 界 上 最 通 用 的 嵌 入 式 处 理 器上电运行初始化车模直立检测启动车模直立控制启动车模方向控制读取速度设定开速度控制小车是否跌倒 ？小车停止运行上电运行初始化车模直立检测启动车模直立控制启动车模方向控制读取速度设定开速度控制小车是否跌倒 ？小车停止运行
