Design of Fuzzy Control Chip Based on FPGA

This paper proposes a control chip that uses EP1C3 as the core device and implements two-input and one-output fuzzy control through VHDL language. It allows 16 control rules (expandable to 256), and its fuzzy reasoning process is both parallel and serial, and can complete 50,000 complete fuzzy reasoning operations per second. This control chip can be used in various fuzzy control systems with high real-time requirements. This paper introduces in detail the implementation details of knowledge base storage, fuzzification, fuzzy reasoning and defuzzification in FPGA. There are currently two main ways to implement control using fuzzy algorithms: one is the traditional digital computer or single-chip microcomputer plus fuzzy control algorithm software; the other is to use a specially designed fuzzy control chip. The former has great flexibility because it uses software programming, but it can only be applied to low-speed control, and its performance is inferior to the latter hardware method. Using hardware to implement fuzzy control has the advantages of fast reasoning speed, good real-time performance, and easy modification of fuzzy rules and rate attribute functions. Based on the above ideas, this paper uses the EP1C3 device in the CYLONE series to implement a two-input and one-output fuzzy control chip. CYLONE is a low-cost, medium-density FPGA using a 0.13um, all-copper SRAM process with capacities ranging from 2,910 logic cells to 20,010 logic cells and a 1.5V core. The EP1C3 device has 2,910 logic cells, 1 phase-locked loop, and 13 M4K RAM blocks. The software is Quartus II version 2.2.