[发明专利]基于基底神经节的FPGA仿生智能控制芯片

摘要

本发明公开了一种基于基底神经节的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)仿生智能控制芯片，该芯片采用自下而上的模块化设计，通过FPGA上的加法器、乘法器以及移位寄存器搭建尖峰神经元模块，然后由尖峰神经元和突触构成纹状体SD1、SD2、底丘脑核STN、苍白球外核GPe和苍白球内核GPi五个核团模块，再由核团构成通道，进而构成整个基底神经节。该芯片体积小巧，集成度高，可靠性强，可用于要求较高场合的机器人行为选择控制。

主权项

一种基于基底神经节的FPGA仿生智能控制芯片，其特征在于将串口接收模块(1)、计算通道输入模块(2)、基底神经节模块(3)、统计模块(4)、存储器模块(5)、平均频率计算模块(6)、比较模块(7)、串口发送模块(8)用硬件描述语言Verilog HDL编程并集成到一片FPGA中，即串口接收模块(1)和外部的传感器相连，计算通道输入模块(2)和串口接收模块(1)相连，基底神经节模块(3)和计算通道输入模块(2)相连，统计模块(4)和基底神经节模块(3)相连，存储器模块(5)和统计模块(4)相连，平均频率计算模块(6)和存储器模块(5)相连，比较模块(7)和平均频率计算模块(6)相连，串口发送模块(8)和比较模块(7)相连，外部的执行机构和串口发送模块(8)相连，执行输出的行为选择信号；所述的串口接收模块(1)接收外部传感器的数据信号并将其发送至计算通道输入模块(2)，计算通道输入模块(2)根据行为重要性计算出基底神经节模块(3)输入参数，基底神经节模块(3)输出尖峰脉冲信号；统计模块(4)对尖峰脉冲信号进行计数，若检测到尖峰脉冲则将内部计数器的值加1；若没有检测到尖峰脉冲，则计数器的值维持不变，计数器的值每发生变化都将存储器模块(5)中的数据同步跟新；平均频率计算模块(6)则计算过去时间t内基底神经节模块(3)输出的尖峰脉冲频率：平均频率计算模块(6)读取存储器模块(5)中尖峰脉冲统计数据，记作P1，同时启动FPGA片内定时器，当定时器周期到，平均频率计算模块(6)再次读取存储器模块(5)中尖峰脉冲统计数据，记作P2；尖峰脉冲输出的平均频率为(P2‑P1)/t，比较模块(7)接收平均频率计算模块(6)统计的尖峰脉冲频率，比较频率的大小，频率最大的那一路即被选中，该路对应的行为代码被送至串口发送模块(8)，该串口发送模块(8)随即发送行为选择代码给外部执行机构执行。