基于FPGA的汽車尾燈控制電路設計

王妍 張慧敏 田仁鳳 王穎

摘要：汽車尾燈控制電路為了實現左轉彎、右轉彎、汽車倒車或剎車時指示燈的點亮功能，以FPGA為基礎，利用Verilog語言編程。包含了分頻模塊、按鍵模塊，通過指示燈的變化來實現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計構思，采用硬件描述語言和FPGA實現汽車尾燈控制電路的設計，有著線路簡單、可編程性、可靠性高等特點，并結果驗證通過仿真來進行。

關鍵詞：FPGA;汽車尾燈;VHDL

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）21-0197-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

電子系統的設計技術和工具的深刻變化，伴隨著集成電路工藝技術的高速發展，當前汽車行業發展迅速，汽車的性能也越來越高端，智能化，針對汽車尾燈控制器，本文將介紹一種基于FPGA實現汽車尾燈控制的系統。FPGA作為當前高速發展的技術，其具有工作穩定，運行速度快，還有可編程性、門陣列的高邏輯密度和高可靠性、等好處。在進行產品開發時利用上它，不僅降低成本、研發周期短、可靠性高，只是產權更具完全性。利用FPGA實現汽車尾燈控制器將更加滿足未來行業發展需要。

1 設計需求

1）假設汽車尾部左、右兩側各有三個指示燈（用發光二極管模擬），實現以下控制功能

①正常行駛時指示燈全滅;

②右轉彎時，右側三個指示燈循環點亮;

③左轉彎時，左側三個指示燈循環點亮;

④汽車倒車或臨時剎車時，所有指示燈按CP信號同步閃爍。

2）在Quartus II軟件平臺上建立計數器電路的頂層電路文件并完成編譯和仿真

3）信號說明

輸入信號：時鐘CLK（CP），直接清零CLR，控制模式A1、A0。

輸出信號：汽車尾部左、右兩側共有6個輸出信號，即L2、L1、L0及R2、R1、R0。

2 總體設計

2.1 結合控制電路在汽車尾燈的功能要求，將其轉化為功能表

2.2 設計汽車尾燈控制電路框圖和環形計數器狀態圖

汽車尾燈控制電路框圖由三部分組成，即4/2線優先編碼器、環形計數器和組合邏輯電路。根據控制模式A1、A0組合邏輯電路，并結合功能完成輸出邏輯函數的結合。

3 仿真

當13為高電平時，六個小燈全部點亮。當只有12為高電平時，L0、L1、L2循環點亮（即左轉彎時，左側三個指示燈循環點亮）。當只有13為高電平時，R0、R1、R2循環點亮（即右轉彎時，右側三個指示燈循環點亮）。

4 驗證

如圖4所示，為右轉彎時。即只有13為高電平，右側三個小燈循環點亮。

5 總結

本設計采用VHDL硬件描述語言文本輸入方式，在確定總體預期實現功能前提下，在滿足設計需求前提下分層次進行描述。順序執行的模式利用FPGA打破，能在每個時鐘周期能完成更多的處理任務。且不使用FPGA操作系統，專注于每一項任務的確定性硬件擁有并執行，可減少穩定性方面出現問題的可能。利用FPGA實現汽車尾燈控制器將更加滿足未來行業發展需要。

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【通聯編輯：唐一東】

作者簡介：王妍（1999-）女，遼寧朝陽人，大連理工大學城市學院2017級電子信息工程專業，本科在讀主要從事電子產品開發研究;通訊作者：王穎（1979-）女，遼寧朝陽人，碩士研究生，大連理工大學工程實踐中心高級實驗師，主要從事嵌入式FP-GA系統開發研究。