基于FPGA的光栅信号处理电路的设计.pdf

简介：
本论文详细介绍了基于FPGA技术设计的一种高效光栅信号处理电路，探讨了其硬件架构和实现方法，并分析了实验结果。 本段落讲述了使用现场可编程门阵列（FPGA）技术设计实现坐标测量机中的光栅信号处理电路的方法。这些电路通常应用于高精度的坐标测量机中，负责完成信号辨向、细分和计数等关键功能。传统方法通常是通过固定电路或单片机来实现，但这种方法存在一些明显的问题，如结构复杂、资源占用大、功耗高以及设计难以修改等问题。 为解决这些问题，本段落提出采用FPGA构建光栅信号处理电路。相比传统的解决方案，FPGA具有硬件简单化、低能耗和高效能的特点，并且支持现场编程调整以适应实际需求。文中详细分析了四倍频辨向电路及计数电路的设计原理，并使用Verilog HDL语言完成了整个电路的硬件设计。仿真结果显示该设计方案不仅满足性能要求而且资源占用小，代码易于修改。 从技术角度来说，利用FPGA实现光栅信号处理可以显著提高其性能。由于具备并行处理的能力，FPGA能够同时处理多个信号，从而有助于提升信号处理的速度和精度。此外，可编程特性使得工程师可以根据应用需求快速实现实用功能而无需更改硬件结构，大大缩短了产品开发周期。 在设计方法上，通过Verilog HDL语言描述电路逻辑，并使用仿真工具进行预先测试可以确保设计符合预期目标，在硬件生产前解决软件阶段的问题以减少调试时间和成本。文中还提到利用时域特性编程分离误差并有效应对多周测量需求的对称性问题，例如用周期数代替步数来消除角度误差，提高测量精度。 此外，本段落引用了一些关于误差分离技术、圆柱度精密测量技术和光栅信号处理的相关研究文献。这表明在该领域内需要结合电路设计、精密测量和数字信号处理等多个领域的知识来进行跨学科的研究和技术整合以推动FPGA技术的应用和发展。