基于FPGA的手柄遥控排爆机器人

最新推荐文章于 2025-04-21 21:12:16 发布
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CC 4.0 BY-SA版权
分类专栏： FPGA 文章标签： fpga 硬件 机器人
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wildridder/article/details/78903586
本文介绍了一款基于FPGA的遥控排爆机器人设计方案，利用PS2游戏手柄进行远程控制，通过Verilog代码实现了SPI协议解析及PWM信号输出，控制履带底盘和6自由度机械臂的动作。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

FPGA开发之 游戏手柄遥控排爆机器人

  • 使用对象：PS2游戏手柄，L298N电机驱动模块，履带底盘，6自由度机械臂
  • 使用环境：ISE14.7和BASYS2开发板

1.排爆机器人展示

这里写图片描述

这里写图片描述
整体原理简介
该排爆机器人硬件部分为一个履带底盘和一个6自由度的机械臂，通过PS2游戏手柄遥控，fpga开发板接收遥控信号并控制机器人的运动，输出6路PWM波控制6自由度机械臂，还有2路pwm波控制底盘电机。

2.Verilog代码实现

所用PS2游戏手柄的SPI协议解析和输出PWM波的原理可以参考代码注释和我的前两篇博客

`timescale 1ns / 1ps
module spi_control_pwm(
    input clk,              //板载50Mhz时钟信号
    input reset,的
    output [7:0] ledout,       //板上八个LED灯亮，指示正常工作状态以及第四个接收到byte
    output spi_clk,         //SPI通讯时钟线
    output spi_cs,          //SPI通讯片选信号线
    output spi_mosi,        //SPI通讯写端口
    input spi_miso,         //SPI通讯读端口
    inout [7:0] pwm_out,    //八路PWM输出
    output [3:0] motor_io     //控制电机正反转
    );
reg [1:0] moto1=0;    //控制电机正反转，原理参考L298N电机驱动模块原理图
reg [1:0] moto2=0;
reg [7:0] data_out; 
reg [7:0] data_in1;    //接收到的数据，八位的字节
reg [7:0] data_in2;
reg [7:0] data_in3;
reg [7:0] data_in4;
reg [7:0] data_in5;
reg [7:0] data_in6;
reg sclk=1;          //SPI通讯时钟线  
reg smosi=1;           //SPI通讯写
reg smiso=0;           //SPI通讯读
reg scs;                //SPI通讯片选信号
reg [9:0] cnt_clk_6us=0;
reg clk_6us=1;
reg [15:0] cnt_1020us=0;
reg clk_1020us=0;
reg [7:0] led_set=0;
reg trig=1;
reg [3:0] count_for_trig=0;
reg [7:0] count_trig=0;
reg [3:0] motor_set=0;
reg [7:0] pwm_set=0;
reg [19:0] count_for_pwmclk=0;
reg pwm_clk=0;
always @(posedge clk)
begin
        if(cnt_clk_6us == 10'b00_1001_0110-1) begin     //产生6us信号
            cnt_clk_6us <= 0;
            clk_6us <= ~clk_6us;   //按位取反
        end
        else
            cnt_clk_6us <= cnt_clk_6us + 1;


            if(cnt_1020us == 16'b0110_0011_1001_1100-1) begin    //周期1020us
            cnt_1020us <= 0;
            clk_1020us <= ~clk_1020us;  
        end
        else
            cnt_1020us <= cnt_1020us + 1;

            if(count_for_pwmclk == 20'b0000_0000_0000_1111_1010-1) begin    // 0.01ms触发一次，故pwm波形精度为0.01ms
            count_for_pwmclk <= 0;
            pwm_clk <= ~pwm_clk;   //按位取反
        end
        else
            count_for_pwmclk <= count_for_pwmclk + 1;
end


reg [11:0] count_pwm=0;
reg [11:0] pwm_compare1=12'b0000_1001_0110;  //初值定在150，即1.5ms，是舵机的中位
reg [11:0] pwm_compare2=12'b0000_1001_0110;
reg [11:0] pwm_compare3=12'b0000_1001_0100;   //初值148，控制360度舵机  
reg [11:0] pwm_compare4=12'b0000_1001_0110;
reg [11:0] pwm_compare5=12'b0000_1001_0110;
reg [11:0] pwm_compare6=12'b0000_1001_0110;
reg [11:0] pwm_compare7=12'b0000_1001_0110;
reg [11:0] pwm_compare8=12'b0000_1001_0110;
reg [11:0] speed_temp;

reg pwm_flag1=0;
reg pwm_flag2=0;
reg pwm_flag3=0;
reg pwm_flag4=0;
reg pwm_flag5=0;
reg pwm_flag6=0;
reg pwm_flag7=0;
reg pwm_flag8=0;

always @( posedge clk_1020us)
begin
led_set<=data_in1;
count_for_trig<=count_for_trig+1;
    if (count_for_trig==4'b0001)
    trig<=0;
    else if (count_for_trig==4'b0010)
    trig<=1;
    else    if (count_for_trig==4'b1010)
    count_for_trig<=4'b0000;
end
    ////////////控制pwm信号/////////
always @(posedge scs)    //每10ms跟新一次PWM输出和电机驱动状态
begin
    if ((data_in1[4]==0)&(pwm_compare1<250))    //control pwm1
    pwm_compare1<=pwm_compare1+1;
    else if((data_in1[6]==0)&(pwm_compare1>50))
    pwm_compare1<=pwm_compare1-1;

    if ((data_in1[7]==0)&(pwm_compare2<250))    //control pwm2
    pwm_compare2<=pwm_compare2+1; 
    else if((data_in1[5]==0)&(pwm_compare2>50))
    pwm_compare2<=pwm_compare2-1;

    if ((data_in2[2]==0)&(pwm_compare3<250))    //control pwm3  1.48ms控制360度舵机
    pwm_compare3<=pwm_compare3+1;
    else if((data_in2[3]==0)&(pwm_compare3>50))
    pwm_compare3<=pwm_compare3-1;

    if ((data_in2[6]==0)&(pwm_compare4<250))    //control pwm4
    pwm_compare4<=pwm_compare4+1;
    else if((data_in2[4]==0)&(pwm_compare4>50))
    pwm_compare4<=pwm_compare4-1;

    if ((data_in2[0]==0)&(pwm_compare5<250))        //control pwm5
    pwm_compare5<=pwm_compare5+1;
    else if((data_in2[1]==0)&(pwm_compare5>50))
    pwm_compare5<=pwm_compare5-1;

    if ((data_in2[7]==0)&(pwm_compare6<250))        //control pwm6
    pwm_compare6<=pwm_compare6+1;
    else if((data_in2[5]==0)&(pwm_compare6>50))
    pwm_compare6<=pwm_compare6-1;





    if ((data_in4<127)|(data_in4>132))      //检测左摇杆Y方向是否拨动
    begin
        if (data_in4<123)  //前进
            begin
            speed_temp<=((~data_in4)&7'b01111111)<<4;
            if ((data_in5>126)&(data_in5<135)) //偏向拨杆没有拨动  
            begin
            pwm_compare7<=speed_temp;
            pwm_compare8<=speed_temp;
            end
            else if (data_in5<127)
                begin
                pwm_compare8<=speed_temp-(((~data_in5)&7'b01111111)<<4);   //左右偏航
                pwm_compare7<=speed_temp;
                end
            else if (data_in5>132)
                    begin
                    pwm_compare7<=speed_temp-((data_in5-128)<<4);
                    pwm_compare8<=speed_temp;
                    end

            moto1<=2'b10;
            moto2<=2'b10;
            end
           else if(data_in4>132) //后退
                    begin
                    moto1<=2'b01;
                    moto2<=2'b01;
                    pwm_compare7<=(data_in4-128)<<3;
                    pwm_compare8<=pwm_compare7;
                    end
    end
    else if((data_in4>126)&(data_in4<132))
            begin
                moto1<=2'b00;
                moto2<=2'b00;
                if((data_in3<123)|(data_in3>132))    //原地左右转
                begin
                    if (data_in3<123)
                    begin
                    pwm_compare7<=((~data_in3)&7'b01111111)<<3;
                    pwm_compare8<=((~data_in3)&7'b01111111)<<3;
                    moto1<=2'b10;
                    moto2<=2'b01;
                    end

                   else if (data_in3>132)
                            begin
                            pwm_compare7<=(data_in3-128)<<3;
                            pwm_compare8<=(data_in3-128)<<3;
                            moto1<=2'b01;
                            moto2<=2'b10;
                            end
                end
         end



end


always @(posedge pwm_clk)    //控制八路pwm信号输出
begin
    count_pwm<=count_pwm+1;

    if (count_pwm < pwm_compare1)   //pwm1
        pwm_flag1<=1;
        else
        pwm_flag1<=0;

    if (count_pwm < pwm_compare2)   //pwm2
        pwm_flag2<=1;
        else
        pwm_flag2<=0;

    if (count_pwm < pwm_compare3)   //pwm3
        pwm_flag3<=1;
        else
        pwm_flag3<=0;

    if (count_pwm < pwm_compare4)   //pwm4
        pwm_flag4<=1;
        else
        pwm_flag4<=0;   

    if (count_pwm < pwm_compare5)   //pwm5
        pwm_flag5<=1;
        else
        pwm_flag5<=0;

    if (count_pwm < pwm_compare6)   //pwm6
        pwm_flag6<=1;
        else
        pwm_flag6<=0;

    if (count_pwm < pwm_compare7)   //pwm7
        pwm_flag7<=1;
        else
        pwm_flag7<=0;

    if (count_pwm < pwm_compare8)   //pwm8
        pwm_flag8<=1;
        else
        pwm_flag8<=0;   


    if (count_pwm ==12'b0111_1101_0000-1)
    count_pwm<=0;

end

always @(negedge clk_6us)
begin
    if (trig==0)
    begin
    scs<=0;
    count_trig<=count_trig+1;
    //////////spi_clk波形产生////////////
            if ((0<count_trig)&(count_trig<17))   //byte1
            sclk<=~sclk;
            else if ((19<count_trig)&(count_trig<36))  //byte2
            sclk<=~sclk;
            else if ((38<count_trig)&(count_trig<55))  //byte3
            sclk<=~sclk;
            else if ((57<count_trig)&(count_trig<74))  //byte4
            sclk<=~sclk;
            else if ((76<count_trig)&(count_trig<93))  //byte5
            sclk<=~sclk;
            else if ((95<count_trig)&(count_trig<112))  //byte6
            sclk<=~sclk;
            else if ((114<count_trig)&(count_trig<131))  //byte7
            sclk<=~sclk;
            else if ((133<count_trig)&(count_trig<150))  //byte8
            sclk<=~sclk;
            else if ((152<count_trig)&(count_trig<169))  //byte9
            sclk<=~sclk;

    ///////////////////mosi波形产生///////////////////
    if (count_trig<2)
        smosi<=1;
    else if ((20<count_trig)&(count_trig<23))
        smosi<=1;
    else if ((30<count_trig)&(count_trig<33))
        smosi<=1;
    else 
        smosi<=0;


    //////////////读取miso////////////////////



        if (count_trig==58)    //读byte4
        data_in1[0]<=spi_miso;
    else if (count_trig==60)
        data_in1[1]<=spi_miso;
    else if (count_trig==62)
        data_in1[2]<=spi_miso;
    else if (count_trig==64)
        data_in1[3]<=spi_miso;
    else if (count_trig==66)
        data_in1[4]<=spi_miso;
    else if (count_trig==68)
        data_in1[5]<=spi_miso;
    else if (count_trig==70)
        data_in1[6]<=spi_miso;
    else if (count_trig==72)
        data_in1[7]<=spi_miso;  


    if (count_trig==77)    //读byte5
        data_in2[0]<=spi_miso;
    else if (count_trig==79)
        data_in2[1]<=spi_miso;
    else if (count_trig==81)
        data_in2[2]<=spi_miso;
    else if (count_trig==83)
        data_in2[3]<=spi_miso;
    else if (count_trig==85)
        data_in2[4]<=spi_miso;
    else if (count_trig==87)
        data_in2[5]<=spi_miso;
    else if (count_trig==89)
        data_in2[6]<=spi_miso;
    else if (count_trig==91)
        data_in2[7]<=spi_miso;  

    if (count_trig==96)    //读byte6
        data_in3[0]<=spi_miso;
    else if (count_trig==98)
        data_in3[1]<=spi_miso;
    else if (count_trig==100)
        data_in3[2]<=spi_miso;
    else if (count_trig==102)
        data_in3[3]<=spi_miso;
    else if (count_trig==104)
        data_in3[4]<=spi_miso;
    else if (count_trig==106)
        data_in3[5]<=spi_miso;
    else if (count_trig==108)
        data_in3[6]<=spi_miso;
    else if (count_trig==110)
        data_in3[7]<=spi_miso;  

        if (count_trig==115)    //读byte7
        data_in4[0]<=spi_miso;
    else if (count_trig==117)
        data_in4[1]<=spi_miso;
    else if (count_trig==119)
        data_in4[2]<=spi_miso;
    else if (count_trig==121)
        data_in4[3]<=spi_miso;
    else if (count_trig==123)
        data_in4[4]<=spi_miso;
    else if (count_trig==125)
        data_in4[5]<=spi_miso;
    else if (count_trig==127)
        data_in4[6]<=spi_miso;
    else if (count_trig==129)
        data_in4[7]<=spi_miso;

                if (count_trig==134)    //读byte8
        data_in5[0]<=spi_miso;
    else if (count_trig==136)
        data_in5[1]<=spi_miso;
    else if (count_trig==138)
        data_in5[2]<=spi_miso;
    else if (count_trig==140)
        data_in5[3]<=spi_miso;
    else if (count_trig==142)
        data_in5[4]<=spi_miso;
    else if (count_trig==144)
        data_in5[5]<=spi_miso;
    else if (count_trig==146)
        data_in5[6]<=spi_miso;
    else if (count_trig==148)
        data_in5[7]<=spi_miso;


    if (count_trig==153)    //读byte8
        data_in6[0]<=spi_miso;
    else if (count_trig==155)
        data_in6[1]<=spi_miso;
    else if (count_trig==157)
        data_in6[2]<=spi_miso;
    else if (count_trig==159)
        data_in6[3]<=spi_miso;
    else if (count_trig==161)
        data_in6[4]<=spi_miso;
    else if (count_trig==163)
        data_in6[5]<=spi_miso;
    else if (count_trig==165)
        data_in6[6]<=spi_miso;
    else if (count_trig==167)
        data_in6[7]<=spi_miso;  
    end

    else if(trig==1)
        begin
        scs<=1;
        sclk<=1;
        count_trig<=0;
        end


end


assign pwm_out[0]=pwm_flag1;
assign pwm_out[1]=pwm_flag2;
assign pwm_out[2]=pwm_flag3;
assign pwm_out[3]=pwm_flag4;
assign pwm_out[4]=pwm_flag5;
assign pwm_out[5]=pwm_flag6;
assign pwm_out[6]=pwm_flag7;
assign pwm_out[7]=pwm_flag8;
assign motor_io[0]=moto1[1];
assign motor_io[1]=moto1[0];
assign motor_io[2]=moto2[1];
assign motor_io[3]=moto2[0];
assign ledout = led_set;
assign spi_clk=sclk;
assign spi_cs=scs;
assign spi_cs=scs;
assign spi_mosi=smosi;

endmodule

3.供电系统接法以及负载注意事项

本机器人上一共有五个电压档次
- 电池是22.4V,30C,6s的锂电池
- 电机是9V的直流电机
- 舵机驱动电压是6~7.4V
- FPGA开发板是5V的直流电压输出，通过板载电源芯片3.3V电压输出

下面分块验证负载情况

因为电池是2600mah,30C的航模锂电池，输出电流可以达到22V、7.8A，故采用两个稳压模块将22.4V电池电压分别降到和7V。每个稳压源最大输出电流5A。
这里写图片描述
这里写图片描述

对于电机驱动而言，我们采用的是L298N舵机驱动模块，电机的最大电流200mA，L298N的最大输出电流为2A，电机电流400mA小于L298N输出电流2A小于降压模块输出电流5A，故此路电流没有问题。
这里写图片描述

对于舵机而言，由于店家给不出工作电流
这里写图片描述

所以我实测了最大负载臂的驱动舵机峰值电流为1.1A
这里写图片描述
这样的六个舵机并联在一起，当舵机联动时负载电流可能超过稳压模块输出的5A，导致供电不足，系统重启。

以上供电系统任然有缺陷存在，写这些是为了提醒大家在做实物的时候需要考虑到供电问题以及一些模电知识，才能做出稳定可靠的系统。

从零开始：基于FPGA的人形机器人运动控制系统设计指南
AI天才研究院
06-12 1432
人形机器人是机器人领域的“珠穆朗玛峰”——它需要像人类一样完成复杂的步态平衡、手臂协调等动作，这对控制系统的实时性（微秒级响应）和多轴同步精度（千分之一步长误差）提出了极高要求。本文聚焦“运动控制系统”这一核心模块，覆盖从FPGA选型、核心算法硬件化到多电机同步控制的全流程，目标是让读者掌握“如何用FPGA为人形机器人装上‘神经中枢’”。用“乐队指挥”比喻理解FPGA与运动控制的关系拆解FPGA的“并行魔法”和运动控制的核心算法（如PID）
FPGA实现机器人视觉识别系统探究
uote_e的博客
07-09 864
接着，我们可以使用特征提取算法（如SIFT、SURF和HOG等）来提取图像的关键特征，并将特征向量送入分类器进行识别。但是，传统的基于CPU的视觉识别系统不仅计算速度较慢，还存在着高能耗、低并行性等问题。与传统的ASIC芯片相比，FPGA的设计成本和时间更短，而且更容易进行定制化设计。因此，FPGA适合用于需要高性能和实时计算的应用中，如机器人视觉识别系统。通过使用FPGA实现机器人视觉识别系统，不仅可以提高计算速度和能效比，而且还可以实现更高精度、更稳定的图像识别。FPGA实现机器人视觉识别系统探究。
基于FPGA的机器人运动控制系统
12-25
FPGA最大的特点是并发性和可靠性，因此常被用做在快速数据采集系统等对速度要求快的领域，它有着ASIC的特点，但可以编程，非常灵活，适合小批量的场合。目前机器人正在进入一个快速发展的时期，多大数的控制都是基于嵌入式处理器来完成的，比如单片机，ARM等，笔者最早就是用ARM7搭配实时操作系统做的，这当然是一种很好的做法，可是有的时候需要的资源不够，不需要的往往浪费，同时嵌入式处理器有时往往需要很多配套的电路，因此后来采用ARM＋CPLD的结构发展到单片FPGA来实现。笔者也相信FPGA技术也是机器人发展的必经之路，最终的结果就是机器人专用ASIC，它会集成导航，显示，语音等方面的技术，那一天也就是机器人进入普通家庭的日子。
在实用化人形机器人控制系统中深入应用FPGA的框架设计（基于特斯拉Optimus-Gen2的硬件系统）
优快云_ChengJing的博客
03-31 3540
声明：1 本文主要面向人形机器人行业的专业人士，正文一万八千字。建议读者先阅读到第3.1.1节（三千四百字），再根据个人判断，决定是否看后续内容。2 本文由笔者（并非人形机器人业内人士）在多方学习的基础上独立创作。限于检索资料的范围，笔者不声称所述技术思想是本人原创。任何先于本文公开发布的、与本文部分内容相同或相近的技术信息的原创者，享有更优先的知识产权。3 请读者从实用主义的角度看待本文所述技术思想，若有想法/问题/质疑，欢迎留言、私信、微信（linweifpga）交流。
基于FPGA的手势识别的多功能机械臂
dpwkj的博客
04-25 1463
随着信息技术的发展，人机交互技术逐渐由以键盘、鼠标等基于图形用户界面的方式，转变为以模拟和类似人类感知传输的信息类型。其中，手势识别因其具有的自然、直接、有效的交互特点，越来越受到研究人员的关注。
使用FPGA控制机械臂
OpenFPGA的博客
12-09 1472
今天研究如何使用 Python + 低成本 FPGA 开发高性能、精密的机械臂。简介由于 FPGA 具有并行特性，它在精密电机控制和机器人领域表现出色。本文是探索开发基于 ROS2 的解决方案，让机器人可以在白板上自主书写文字。在这个项目中，将展示如何创建一个具有以下功能的机械臂应用程序：通过 FPGA 控制手臂上的 6 个轴关节通过远程机器上运行的 Jupyter Lab 实现对机械臂的控制通信...
基于STM32 ARM+ FPGA 的软体机器人的 CAN总线运动控制器的设计
YEYUANGEN的专栏
03-19 2653
bxCAN，它支持 CAN 协议 2. 0A 和 CAN 协议 2. 0B，具有 3 个发送邮箱，2 个 3 级深度的接收 FIFO( firstinput first output，先进先出) ，14 个可变位宽的过滤器组，波特率最高为 1 Mbit / s［8］。滤波和电机驱动、I /O 通用接口等功能，并且用户可以使用其丰富的函数库，根据自己的需求，在不同平台下自行开发相应软件来组成控制系统。开发板的接口电路的作 用是实现二者之间的通信以及数据传输。考虑到在制作和使用过程 中的成本和性能方面，
基于远程遥控的排爆机器人技术研究
10-17
综上所述，基于远程遥控的排爆机器人技术研究涵盖了视频采集、无线遥控技术、移动性、力量与灵活性、自主性、耐环境能力和任务多样性等多个方面的知识和技能。这些技术的研究和应用，对于提高排爆作业的安全性和效率...
基于AHP-FCE排爆机器人的排爆综合性能评价.pdf
08-14
基于AHP-FCE排爆机器人的排爆综合性能评价 一、机器人概述 机器人是一种可以在特定环境中执行特定任务的自动化设备，它可以代替人类执行危险或不适宜的人类任务。排爆机器人是机器人的一种类型，专门用来处理爆炸...
基于计算机视觉的排爆机器人设计.pdf
09-28
排爆机器人（EOD Robot）是一种可以遥控操作的地面移动机器人，主要用于拆除疑似爆炸物品，以减少作业现场人员伤亡。在本设计中，我们设计了一款新型排爆机器人，采用计算机视觉技术和单片机技术，实时跟踪和识别...
基于Unity3D反恐排爆机器人虚拟仿真设计.pdf
08-13
在反恐排爆机器人的虚拟仿真设计中，虚拟现实技术用于开发软件，建立虚拟实验系统，进而开展教学活动。这涉及到Unity3D，一个成熟的游戏引擎，也被广泛用于虚拟现实和增强现实应用开发。它被选作本项目的开发平台，...
FPGA红外遥控器
06-05
基于FPGA开发的红外遥控器，可以实现对空调电视的遥控
FPGA+USB68013 HID键盘模拟
08-28
FPGA+USB68013 HID键盘模拟 通过FPGA来模拟键盘 在硬件平台上已实现，altera环境，verilog语言
PS2手柄 亲测能用
11-06
自己做小车买的PS2手柄 实现了PS2按键的所有功能，现在把资料贡献出来
基于计算机视觉的排爆机器人三维坐标计算（英文）.pdf
08-14
【基于计算机视觉的排爆机器人三维坐标计算】 在现代科技的发展中，计算机视觉技术的应用日益广泛，尤其是在机器人领域。本文“基于计算机视觉的排爆机器人三维坐标计算”着重研究了如何利用这一技术来解决排爆...
FPGA/SoC控制机械臂
OpenFPGA的博客
10-24 2486
FPGA/SoC控制机械臂机器人技术处于工业 4.0、人工智能和边缘革命的前沿。让我们看看如何创建 FPGA 控制的机器人手臂。介绍机器人技术与人工智能和机器学习一起处于工业 4.0 和边缘革命的最前沿。因此，我认为创建一个基础机器人手臂项目会很有趣，我们可以回过头来添加几个功能，例如：逆运动学 - 确定末端执行器的位置。AI / ML - 操作期间的对象分类。网络控制——实现边缘远程控制。此示例...
必要性论证：将FPGA深入应用于基于CPU、CPU+GPU的人形机器人控制系统
优快云_ChengJing的博客
12-29 1732
2023年11月，工信部发布了《人形机器人创新发展指导意见》，针对人形机器人功能提出了实用化的需求，其特征是：能够应对真实场景下的复杂环境与任务，能够应对突发情况。笔者基于这一需求，在一年多时间内发布了多篇技术文档林伟：一个资深FPGA工程师在人形机器人领域的技术创作汇总），为在人形机器人控制系统中深入应用FPGA提供了框架设计、研发工作流程。在这些文档中，对于在人形机器人控制系统中深入应用FPGA的必要性着墨不多 -- 笔者认为这是不言自明的 -- 这的确是一个严重的失误。
Nvidia jetson/orin +FPGA+AI 农业搬运机器人解决方案
YEYUANGEN的专栏
06-02 797
面对这一挑战，韩国开始积极探索利用机器人技术来代替人工劳作，以提高农业生产效率，确保食品安全，并促进农村经济的可持续发展。通过摄像头，机器人能够捕捉农作物的图像信息，结合图像识别技术，实现对农作物的快速识别与定位。”研发自主运行的搬运机器人，跟随工人收集农作物产品，并自动行驶往返运输至收集点。：在收集农作物时，机器人能够自动规划最优路径，确保在最短时间内将农作物运送到收集点，实现了高效、快速的运输。：通过与机器人合作，优化农作物采摘流程，实现农作物的及时收割和快速搬运，提高工作效率，帮助农民提高产量。
FPGA开发ps2手柄（一）
2401_87150384的博客
04-21 417
实现用fpga板子与ps2手柄的通信
verilog 电机控制程序设计
最新发布
06-20
<think>我们正在处理一个关于使用Verilog进行电机控制程序设计的问题。用户请求示例代码和教程。根据提供的引用，我们有关于Verilog在电机控制中应用的信息，特别是引用[3]和[4]提供了相关的背景和代码片段。引用[3]提到：“基于嵌入式FPGA的电机控制设计。电机控制是嵌入式系统中常见的任务之一，而基于可编程逻辑器件（FPGA）的电机控制设计提供了一种高度可定制化和灵活性强的解决方案。本文将详细介绍如何利用嵌入式FPGA实现电机控制，并提供相应的源代码示例。”[^3]引用[4]展示了一个简单的PWM控制器模块的Verilog代码示例[^4]。引用[5]则提供了一个电机保护模块的代码示例[^5]。因此，我们可以为用户提供一个简单的Verilog电机控制程序示例，特别是PWM（脉宽调制）控制，因为PWM是电机控制中常用的技术。同时，我们可以提供一些学习资源或教程建议。由于用户要求示例代码和教程，我们将：1.提供一个简单的PWM电机控制器的Verilog代码示例，并解释其工作原理。2.提供一些关于如何学习Verilog电机控制程序设计的建议（教程）。注意：代码示例需要符合Verilog语法，并且要注释清晰。此外，根据系统级指令，我们需要生成相关问题。步骤：1.介绍PWM在电机控制中的作用。2.展示一个PWM控制器的Verilog模块代码，并逐行解释。3.提供一些学习资源和教程建议。4.生成相关问题。注意：我们引用的内容来自提供的引用，但用户真正的需求是示例代码和教程，因此我们将重点放在提供代码和指导上。</think>### Verilog电机控制程序设计指南 #### PWM电机控制基础 脉宽调制(PWM)是电机控制的核心技术，通过调节占空比控制电机转速。Verilog实现的关键模块如下： ```verilog module motor_pwm ( input clk, // 50MHz时钟 input reset, // 复位信号 input [7:0] duty, // 占空比控制(0-255) output reg pwm_out // PWM输出到电机驱动器 ); reg [7:0] counter; // 8位计数器 always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin counter <= 0; pwm_out <= 0; end else begin counter <= counter + 1; // 比较器实现占空比控制 pwm_out <= (counter < duty) ? 1 : 0; end end endmodule ``` **代码说明**： 1. `counter`每时钟周期自增，范围$0 \sim 255$ 2. 当`counter < duty`时输出高电平 3. 占空比计算公式：$D = \frac{duty}{256} \times 100\%$ 4. 时钟频率50MHz时，PWM频率≈195kHz #### H桥电机驱动控制 ```verilog module h_bridge_driver ( input clk, input [1:0] direction, // 00:停止 01:正转 10:反转 output reg A1, A2, // H桥控制信号 output reg B1, B2 ); // PWM生成模块实例化 motor_pwm pwm_inst (.clk(clk), .reset(0), .duty(200), .pwm_out(pwm)); always @(*) begin case(direction) 2'b01: {A1,A2,B1,B2} = {pwm, 0, 0, pwm}; // 正转 2'b10: {A1,A2,B1,B2} = {0, pwm, pwm, 0}; // 反转 default: {A1,A2,B1,B2} = 4'b0000; // 停止 endcase end endmodule ``` **保护机制实现**（引用[5]安全功能）[^5]： ```verilog module MotorProtection( input clk, input overheat, // 温度传感器 input overcurrent, // 电流检测 output reg fault // 故障信号 ); always @(posedge clk) begin fault <= overheat | overcurrent; // 任一异常触发保护 end endmodule ``` #### 学习资源推荐 1. **FPGA开发平台**： - 使用Quartus II/Primary开发环境（引用[4]）[^4] - 实验板推荐：DE10-Lite（含电机接口） 2. **核心学习路径**： ```mermaid graph LR A[Verilog基础语法] --> B[状态机设计] B --> C[PWM发生器] C --> D[H桥控制] D --> E[闭环PID控制] ``` 3. **开源参考项目**： - ODrive开源电机控制方案（引用[5]高级特性）[^5] - FPGA电机控制套件（引用[2]完整工具链）[^2] 4. **关键调试技巧**： - 使用SignalTap II实时捕获PWM波形 - 逐步增加占空比验证电机响应 - 过流保护阈值设定：$I_{max} = \frac{V_{supply}}{R_{motor}} \times 150\%$ #### 应用场景（引用[3]嵌入式系统）[^3] 1. 工业机械臂关节控制 2. 电动汽车驱动系统 3. 无人机电调(ESC)模块 4. 精密医疗设备电机控制
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