FPGA智能小车开发板使用说明

一. 特别注意事项

  1. 拿到开发板,首先检查一下外观是否完好,特别需要注意J11是否有跳线帽将上面两个管脚短接,发货默认是用DC座供电,如下图:
    FPGA智能小车开发板使用说明_第1张图片
    确认跳线帽无误,通过DC线给开发板供电,DC线的另一端(USB头)可直接从手机充电器或电脑USB口取电。
    供电说明:开发板可用两种供电模式,一种是通过DC座供电,另一种可通过电池供电,两种供电方式需要通过开发板上的跳线帽选择。发货默认是与DC短接,如果需要通过电池供电,将跳线帽跳至与Bat短接即可。如下图所示:
    FPGA智能小车开发板使用说明_第2张图片
  2. 如果是用配套的测试例程测试电机,那么左右电机的线应该分别插入J1和J4,接线如下图所示:
    FPGA智能小车开发板使用说明_第3张图片

二. 开发板硬件接口说明

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DC座:用搭配的DC线从电脑或其它设备的USB接口取电(5V)
J11:供电方式选择接口,通过跳线帽选择DC座供电还是电池供电
J10:电池供电接口,注意正负,板上有标注GND为负,VCC为正
J1,J2:TB6612(U7)驱动的两个电机接口
J4,J5:TB6612(U9)驱动的两个电机接口
J8,J9:其它外设接口,根据需要可连接其它的模块
液晶接口:如果需要液晶显示,可连接LCD1602或LCD12864,如果不用液晶,则可用杜绑线与其它模块相连,液晶接口与FPGA管脚对应关系如下:
在这里插入图片描述
说明:115表示与FPGA的第115管脚相连,其它同理

液晶背光调节旋钮:可调节液晶背光,让其显示效果达到最优
JTAG下载口:FPGA程序下载接口

三. 配套测试例程说明

该配套例程主要用于测试开发板的硬件是否完好,下载成功后会出现如下现象:

  1. 数码管从0~9循环显示
  2. 按下KEY,KEY2,KEY3时,蜂鸣器会发声
  3. 按下KEY4,电机正转,按下KEY5,电机反转,按下KEY6电机停止转动(注意电机线不要接错了,否则看不到该现象)

四. 电机控制原理说明

FPGA管脚的带负载能力较弱,而直流电机是大电流感性负载,所以我们需要功率放大器件,该开发板我们选用了两片TB6612作为电机驱动芯片,一片TB6612可驱动两个直流电机,所以该开发板总共可驱动4个直流电机。TB6612FNG 是东芝半导体公司生产的一款直流电机驱动器件,它具有大电流MOSFET-H 桥结构,双通道电路输出,可同时驱动 2 个电机。也许大家更熟悉 L298N,其实这两者的使用基本一致的。而且,相比 L298N 的热耗性和外围二极管续流电路,它无需外加散热片,外围电路简单,只需外接电源滤波电容就可以直接驱动电机,利于减小系统尺寸。对于PWM信号输入频率范围,高达100KHz的频率更足以满足我们大部分的要求
FPGA智能小车开发板使用说明_第5张图片
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J1和J2是由U7驱动,其中J1是由PWMA,AIN2,AIN1控制,J2是由PWMB,BIN1,BIN2控制。可通过改变PWMA占空比调节电机的速度。
J4和J5是由U9驱动,其中J4是由PWMA,AIN2,AIN1控制,J5是由PWMB,BIN1,BIN2控制。可通过改变PWMA占空比调节电机的速度。
写程序时,一定要注意控制关系,否则小车不会按我们预想的运动。
电机控制真值表如下:
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在程序中,可通过更改PWM高低电平的时间(占空比),来调节电机速度。有时我们会发现高电平时间不能无限制往上加,这样会导致电机无法启动,因为占空比越大,电机的速度越快,启动时需要消耗的电流也越大,限于供电能力的原因,所以需要我们调节一个适当的占空比,这样才能正常启动电机。
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占空比=高电平时间/(高电平时间+低电平时间),所以例程中的占空比为:50/(50+50)=50%

FPGA的管脚通过板上的接插件引出,与不同的功能模块搭配,小车可实现不同的功能。我将几种比较经典的搭配整理出来供大家参考,如下表:
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附两张高清实物图片:
FPGA智能小车开发板使用说明_第10张图片
FPGA智能小车开发板使用说明_第11张图片

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