基于FPGA状态机的智能手推车多模式控制应用

　　摘要：本设计采用XILINX Spartan-3E系列FPGA芯片，在基于FPGA(现场可编程门阵列)器件的设计中，状态机是目前应用最普遍的设计方法之一。

　　常用的状态机分为Moore型和Mealy型，鉴于智能小车的控制状态需要对传感器采集到的参数做出实时响应，所以需要与时钟相同步，因此采用了Moore型状态机的设计方法，如图1所示。

　　超市智能小车的应用环境及需求不同，对小车的控制也对应着多种不同的控制模式，这里以小车的三大功能进行多模式控制转换的说明，分别是：手动驾驶模式、红外跟踪模式以及摄像头识别跟踪模式。

　　不同的操作模式用到了不同的信号作为电机的驱动单元，为了使每个控制模式都能独立行使相应的功能，又不致使信号驱动发生混乱，小车需要对以上三种不同的控制模式做出切换，以确保小车的控制单元可以接收到正确的信号。另外，除了以上三个不同的控制状态，还应该定义一个空闲状态，当小车空闲时或紧急停止时可以快速切换到空闲状态。这些状态之间的切换关系也应该是无障碍的自由切换，状态转换图如图2所示。　　

 　　为了实现状态转换图所示的控制效果，需要定义一些状态转移的输入信号，来对应各状态连线上的数字“0”或“1”所对应的转移条件，这里面的输入信号是通过一些特定的指令来实现的，指令输出与状态之间的对应关系如表1所示。