多路选择FPGA上的光栅信号采集

2014-01-26 10:48 来源:电子信息网 作者:娣雾儿

在对采样频率要求不高时,多路并行采样可以节省很多IO资源,同时精度也可以得到保证。FPGA内部用状态机可以完成多路选择的控制,如图3所示。

fpga3

2 光栅信号预处理

光栅位移传感器输出为两路相位相差90°的方波信号,如图4所示,正常情况下可以通过两路波形的上升、下降沿的个数来计量位移的实际变化;并由两路信号的瞬时相位变化得出位移的移动方向。但由于本方案使用循环采样的方法,使得某路光栅信号只有14 被采集到,故需通过相关方法还原原始信号。

fpga4

这里采用通过滤波引入临时信号的方法,将采集信号通过时钟延时将采样波形保持为采样值四个时钟周期,生成类似于原始信号的临时信号,如图5所示。

fpga5

滤波的作用是消除毛刺等噪声对采样信号产生的影响,常规的滤波方法为通过对若干个时钟周期内信号的判断来实现。当几个时钟周期内信号的值并未发生跳转时,认为信号值为真实值,可以作为进一步处理的临时信号,如图6所示。可以看出临时信号仅仅比原始波形信号滞后了若干时间(该滞后时间所对应的时钟周期数小于串行采样数,此处串行采样数为4),这样可以基本准确地还原原始的波形,细分辨向计数等操作基于该临时信号,当信号周期远大于时钟周期,即光栅信号变化缓慢时,对采样的精度基本没有影响。

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FPGA 光栅

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