Summer-training

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摘要

本文主要记录初级实训学习的主要内容。包括了大概是三个阶段：准备阶段：学习测量仪器，回顾C语言编程；熟悉阶段：在FPGA上运行HelloWorld，开发小应用，如跑马灯等，最后还了解了uc/os这样一个实时操作系统；以及最后的开发阶段，使用PWM波以及H桥控制车轮，使用超声模块控制让小车感知外界状况，从而进行控制，最后可以使用PID控制理论优化小车的控制。

学习仪器

  • 学会使用示波器，可以用来观察从ADC，PWM波等等信号。
  • 学会使用万用表测电压，电阻，电流。

回顾c语言编程

  • 条件判断
  • 循环：for loop & while loop
  • 数组：
    • 使用下标访问
    • 使用指针访问
  • 函数使用：
    • 递归
    • 迭代
  • 链表：
    • 结构体声明和使用
    • 指针使用
    • 链表结构和基本操作
  • 位操作
    • 位操作将十进制表示成二进制数
    • 位操作实现某一位的反转，或者某一位不变其它位反转等

C语言进阶

  • 使用header file，source file以及mainfile。尝试尽可能的复用。
  • C语言与安全性
    • 数组越界
    • 判断逻辑不全
    • 变量没有初始化
    • 内存泄露
    • 没有考虑非法输入

FPGA编程

  • 使用自带软件测试FPGA完好
  • 在FPGA上运行HelloWorld工程
  • 实现LED Sliding Pattern
  • 使用中断
    • 中断的原理和运行机制

FPGA上编程进阶

  • 在IDE：eclipse上进行Debug
  • ADC:
    • FPDA上有一个ADC的硬件模块

PWM(Pulse Width Modulation)

  • Duty cycle
  • Why PWM?
    • Digital voltage control: 只能控制1和0
    • 需要最大电压的x%则让占空比为x%
  • 产生PWM的方法：
    • 软件方法
      • 使用计数器
      • 使用中断？
    • 硬件方法
      • Hardware PWM IP <– NIOS core
      • moto_setting(),能产生2个PWM波

H桥

  • 低电流做控制，控制大电压去驱动电机
  • H桥以及PWM波驱动电机，是小车前进，后退，转弯等
    H桥

超声模块

  • 超声模块是：KS103
  • 使用流程：
    超声使用流程
  • 接线
    • 使用Uart模式：
      • 超声TX接入FPGA的RX，超声的RX接入FPGA的TX
    • 使用I2C模式：
      • data pin & clock pin
  • 端口查找
    • 结合QSF文件以及FPGA用户手册

uc/OS

  • 以上都是bare metal hardware上编程，然后编译我们需要的程序
  • 如果需要完成复杂的多任务，可以考虑跑在一个操作系统上
  • 多任务（线程）
  • 信号量
  • 临界区访问

PID控制

  • p：比例系数，I：积分系数，D：微分系数
  • 使用PI控制，因为高阶噪声，所以不使用D
  • 其中e（t）= r（t）-y（t）
    PID控制流程