基于FPGA的汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)

王妍 張慧敏 田仁鳳 王穎

摘要：汽車尾燈控制電路為了實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、汽車倒車或剎車時(shí)指示燈的點(diǎn)亮功能，以FPGA為基礎(chǔ)，利用Verilog語(yǔ)言編程。包含了分頻模塊、按鍵模塊，通過(guò)指示燈的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車在上述四種情況的車燈閃爍。分析汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)構(gòu)思，采用硬件描述語(yǔ)言和FPGA實(shí)現(xiàn)汽車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)，有著線路簡(jiǎn)單、可編程性、可靠性高等特點(diǎn)，并結(jié)果驗(yàn)證通過(guò)仿真來(lái)進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：FPGA;汽車尾燈;VHDL

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）21-0197-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)和工具的深刻變化，伴隨著集成電路工藝技術(shù)的高速發(fā)展，當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車的性能也越來(lái)越高端，智能化，針對(duì)汽車尾燈控制器，本文將介紹一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)汽車尾燈控制的系統(tǒng)。FPGA作為當(dāng)前高速發(fā)展的技術(shù)，其具有工作穩(wěn)定，運(yùn)行速度快，還有可編程性、門陣列的高邏輯密度和高可靠性、等好處。在進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)利用上它，不僅降低成本、研發(fā)周期短、可靠性高，只是產(chǎn)權(quán)更具完全性。利用FPGA實(shí)現(xiàn)汽車尾燈控制器將更加滿足未來(lái)行業(yè)發(fā)展需要。

1 設(shè)計(jì)需求

1）假設(shè)汽車尾部左、右兩側(cè)各有三個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬），實(shí)現(xiàn)以下控制功能

①正常行駛時(shí)指示燈全滅;

②右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮;

③左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮;

④汽車倒車或臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈按CP信號(hào)同步閃爍。

2）在Quartus II軟件平臺(tái)上建立計(jì)數(shù)器電路的頂層電路文件并完成編譯和仿真

3）信號(hào)說(shuō)明

輸入信號(hào)：時(shí)鐘CLK（CP），直接清零CLR，控制模式A1、A0。

輸出信號(hào)：汽車尾部左、右兩側(cè)共有6個(gè)輸出信號(hào)，即L2、L1、L0及R2、R1、R0。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)合控制電路在汽車尾燈的功能要求，將其轉(zhuǎn)化為功能表

2.2 設(shè)計(jì)汽車尾燈控制電路框圖和環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖

汽車尾燈控制電路框圖由三部分組成，即4/2線優(yōu)先編碼器、環(huán)形計(jì)數(shù)器和組合邏輯電路。根據(jù)控制模式A1、A0組合邏輯電路，并結(jié)合功能完成輸出邏輯函數(shù)的結(jié)合。

3 仿真

當(dāng)13為高電平時(shí)，六個(gè)小燈全部點(diǎn)亮。當(dāng)只有12為高電平時(shí)，L0、L1、L2循環(huán)點(diǎn)亮（即左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮）。當(dāng)只有13為高電平時(shí)，R0、R1、R2循環(huán)點(diǎn)亮（即右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮）。

4 驗(yàn)證

如圖4所示，為右轉(zhuǎn)彎時(shí)。即只有13為高電平，右側(cè)三個(gè)小燈循環(huán)點(diǎn)亮。

5 總結(jié)

本設(shè)計(jì)采用VHDL硬件描述語(yǔ)言文本輸入方式，在確定總體預(yù)期實(shí)現(xiàn)功能前提下，在滿足設(shè)計(jì)需求前提下分層次進(jìn)行描述。順序執(zhí)行的模式利用FPGA打破，能在每個(gè)時(shí)鐘周期能完成更多的處理任務(wù)。且不使用FPGA操作系統(tǒng)，專注于每一項(xiàng)任務(wù)的確定性硬件擁有并執(zhí)行，可減少穩(wěn)定性方面出現(xiàn)問(wèn)題的可能。利用FPGA實(shí)現(xiàn)汽車尾燈控制器將更加滿足未來(lái)行業(yè)發(fā)展需要。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】

作者簡(jiǎn)介：王妍（1999-）女，遼寧朝陽(yáng)人，大連理工大學(xué)城市學(xué)院2017級(jí)電子信息工程專業(yè)，本科在讀主要從事電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究;通訊作者：王穎（1979-）女，遼寧朝陽(yáng)人，碩士研究生，大連理工大學(xué)工程實(shí)踐中心高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事嵌入式FP-GA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究。