基于FPGA的智能小车系统：RTL仿真与远程监控关键技术

本篇文章主要探讨的是基于FPGA的智能小车系统的设计与实现，特别是关注RTL级仿真、HDL综合与布局布线等方面在项目开发中的应用。作者芮晴波在江苏大学攻读硕士学位，专业为检测技术与自动化装置，指导教师为赵不贿。 在项目中，智能小车被定义为一种具备远程监控功能的行走机器人，能够在极端环境下执行任务，如监视和控制难以到达的地方。系统核心是通过FPGA技术构建，FPGA的优势在于其可扩展性强、成本低、上市速度快、易于修改，甚至支持远程系统重构，相较于单片机有更高的集成度和可靠性。 文章首先介绍了基于FPGA的智能小车系统的功能，包括通过摄像头进行图像采集和车道检测，红外测温仪探测环境温度，以及通过嵌入式Web服务器和CGI程序实现远程监控。在硬件层面，设计了包含Nios II嵌入式系统、SPI、串行口、以太网接口模块、驱动程序和各种存储器的系统架构。操作系统方面，移植了IJC Linux，并配置了嵌入式Web服务器。 关键的技术点还包括使用RTL级仿真技术（如Modelsim），对硬件级别的VHDL代码进行验证，确保其与算法级的Simulink仿真结果一致。此外，文章还提到了HDL综合与布局布线的过程，这是硬件设计的重要步骤，通过Quartus工具执行综合和匹配，生成的信号报告有助于检查设计的正确性和有效性。 在软件部分，研究了车道检测系统，利用DSPBuilder构建模块并在Matlab中进行了仿真，同时开发了图像采集、温度测量和小车运动控制程序。Sobel算子作为边缘检测模型，也被应用于车道检测中，以提高系统的智能化水平。 论文的关键字包括FPGA、智能小车、远程监控、行车道检测、Sobel算子以及DSPBuilder，这些词汇概括了论文的核心技术内容和研究重点。本文深入探讨了如何利用FPGA技术实现智能小车的高性能、可靠性和远程操作能力，为相关领域的科研和应用提供了有价值的研究成果。