路面情報生成
センサーから得られる素の情報では、扱いにくいので
４ビットの情報に縮退させます。
センサーが出力する８ビットの情報を、中央にラインがあるとし
テンプレートのビットパターンと排他的論理和をとって、新しい
４ビット路面情報を生成します。
テンプレートのビットパターンを「00011000」とします。
中央にセンターラインあり
00011000
00011000
--------
00000000 0x00（排他的論理和）
中央から右にセンターラインあり
00011000
00001100
--------
00010100 0x14（排他的論理和）
中央から右にセンターラインあり
00011000
00000110
--------
00011110 0x1E（排他的論理和）
中央から右にセンターラインあり
00011000
00000011
--------
00011011 0x1B（排他的論理和）
中央から左にセンターラインあり
00011000
00110000
--------
00101000 0x28（排他的論理和）
中央から左にセンターラインあり
00011000
01100000
--------
01111000 0x78（排他的論理和）
中央から左にセンターラインあり
00011000
11000000
--------
11011000 0xD8（排他的論理和）
右に偏った白あり
00011000
00000111
--------
00011111 0x1F（排他的論理和）
00011000
00001111
--------
00010111 0x17（排他的論理和）
00011000
00011111
--------
00000111 0x07（排他的論理和）
00011000
00111111
--------
00100111 0x27（排他的論理和）
左に偏った白あり
00011000
11100000
--------
11111000 0xF8（排他的論理和）
00011000
11110000
--------
11101000 0xE8（排他的論理和）
00011000
11111000
--------
11100000 0xE0（排他的論理和）
00011000
11111100
--------
11100100 0xE4（排他的論理和）
すべて白
00011000
11111111
--------
11100111 0xE7（排他的論理和）
すべて黒
00011000
00000000
--------
00011000 0x18（排他的論理和）
センサー情報から４ビット情報を生成する関数を定義します。
#define ALL_BLACK 0
#define ALL_WHITE 1
#define LEFT_WHITE 2
#define RIGHT_WHITE 3
#define CENTER 4
#define TINY_RIGHT 5
#define RIGHT 6
#define BIG_RIGHT 7
#define TINY_LEFT 8
#define LEFT 9
#define BIG_LEFT 10
#define BOTH_WHITE 11
#define ILLEAGAL 12
UBYTE get_code(UBYTE x)
{
UBYTE result ;
UBYTE xcode ;
/* generate code */
xcode = x ^ 0x18 ;
/* default */
result = ILLEAGAL ;
/* judge */
if ( xcode == 0x00 ) { result = CENTER ; }
if ( xcode == 0x14 ) { result = TINY_RIGHT ; }
if ( xcode == 0x1E ) { result = RIGHT ; }
if ( xcode == 0x1B ) { result = BIG_RIGHT ; }
if ( xcode == 0x28 ) { result = TINY_LEFT ; }
if ( xcode == 0x78 ) { result = LEFT ; }
if ( xcode == 0xD8 ) { result = BIG_LEFT ; }
if ( xcode == 0x1F ) { result = RIGHT_WHITE ; }
if ( xcode == 0x17 ) { result = RIGHT_WHITE ; }
if ( xcode == 0x07 ) { result = RIGHT_WHITE ; }
if ( xcode == 0x27 ) { result = RIGHT_WHITE ; }
if ( xcode == 0xF8 ) { result = LEFT_WHITE ; }
if ( xcode == 0xE8 ) { result = LEFT_WHITE ; }
if ( xcode == 0xE0 ) { result = LEFT_WHITE ; }
if ( xcode == 0xE4 ) { result = LEFT_WHITE ; }
if ( xcode == 0xE7 ) { result = ALL_WHITE ; }
if ( xcode == 0x18 ) { result = ALL_BLACK ; }
return result ;
}
マイコンの場合、タイマー割込みで周期的にセンサーデータを
入力してモータに与えるDUTY比を計算します。
マイコンで扱うとは限らないので、VHDLでデコードする
処理も定義しておきます。
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
entity xdecode is
port (
-- sensor input
SX : in std_logic_vector(7 downto 0) ;
-- decode output
SOUT : out std_logic_vector(3 downto 0) -- ;
);
end xdecode ;
architecture behavioral of xdecode is
--
CONSTANT ALL_BLACK : integer := 0 ;
CONSTANT ALL_WHITE : integer := 1 ;
CONSTANT LEFT_WHITE : integer := 2 ;
CONSTANT RIGHT_WHITE : integer := 3 ;
CONSTANT CENTER : integer := 4 ;
CONSTANT BIG_RIGHT : integer := 5 ;
CONSTANT RIGHTX : integer := 6 ;
CONSTANT TINY_RIGHT : integer := 7 ;
CONSTANT TINY_LEFT : integer := 8 ;
CONSTANT LEFTX : integer := 9 ;
CONSTANT BIG_LEFT : integer := 10 ;
CONSTANT BOTH_WHITE : integer := 11 ;
CONSTANT ILLEAGAL : integer := 12 ;
-- handling
signal iSENSOR : std_logic_vector(7 downto 0) ;
-- decoder output
signal iSOUT : std_logic_vector(3 downto 0) ;
signal iDECX : integer range 0 to 15 ;
begin
-- input
iSENSOR <= SX xor X"18";
-- output
SOUT <= iSOUT ;
-- convert
iSOUT <= conv_std_logic_vector(iDECX,4) ;
-- decoder
iDECX <= ALL_BLACK when ( iSENSOR = X"18" ) else
ALL_WHITE when ( iSENSOR = X"E7" ) else
LEFT_WHITE when ( iSENSOR = X"F8" ) else
LEFT_WHITE when ( iSENSOR = X"E8" ) else
LEFT_WHITE when ( iSENSOR = X"E0" ) else
LEFT_WHITE when ( iSENSOR = X"E4" ) else
RIGHT_WHITE when ( iSENSOR = X"1F" ) else
RIGHT_WHITE when ( iSENSOR = X"17" ) else
RIGHT_WHITE when ( iSENSOR = X"07" ) else
RIGHT_WHITE when ( iSENSOR = X"27" ) else
CENTER when ( iSENSOR = X"00" ) else
TINY_LEFT when ( iSENSOR = X"28" ) else
LEFTX when ( iSENSOR = X"78" ) else
BIG_LEFT when ( iSENSOR = X"D8" ) else
TINY_RIGHT when ( iSENSOR = X"14" ) else
RIGHTX when ( iSENSOR = X"1E" ) else
BIG_RIGHT when ( iSENSOR = X"1B" ) else
ILLEAGAL ;
end behavioral;
FPGAではセンサーデータを100Hz程度のクロックでラッチ（記憶）し
ラッチしたデータをデコーダに与え、そこからモータに与えるDUTY比
を算出します
100Hz程度のクロックでラッチするのは、センサーとして
カメラを利用すると、シャッターを押してから10ms程度の
ディレイがあるので、それにあわせるため。
ブロック図で「???」の部分は、マイコンやシーケンサの
担当になります。
マイコンやシーケンサが担当するブロックは、実際に
走行させて、動作を確定します。
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