[发明专利]一种位移或角度测量的光栅数据采集系统

权利要求书

1.一种位移或角度测量的光栅数据采集系统，其特征为：所述的系统包括CPU、FPGA和通道切换单元，具有采集和自测试两种模式，通过通道切换单元进行两种模式的切换；

在采集模式下：待采集位移或角度信号通过通道切换单元输入至FPGA中的光栅信号采集控制器进行解析；

在自测试模式下：FPGA中的光栅信号产生控制器依据CPU指令产生测试光栅信号，通过通道切换单元输入至FPGA中的光栅信号采集控制器进行解析，CPU根据解析结果和指令内容判断系统是否工作正常；

FPGA中光栅信号采集控制器内设置有数字滤波电路；FPGA中的光栅信号采集控制器和光栅信号产生控制器通过状态机实现；

光栅信号采集控制器在时钟上升沿采集光栅信号A相和B相的值，对于状态机的初始状态有以下四种情况：

1)A＝0，且B＝0，进入状态I，此时计数值C＝0；

2)A＝1，且B＝0，进入状态II，此时计数值C＝0；

3)A＝1，且B＝1，进入状态III，此时计数值C＝0；

4)A＝0，且B＝1，进入状态IV，此时计数值C＝0；

光栅信号产生控制器基于CPU总线指令分别给方向寄存器和步数寄存器赋值，状态机在时钟上升沿时刻发送状态转移，从状态I开始，下一个状态有以下两种可能；若方向寄存器赋值为0，则状态按照状态态I→状态II→状态III→状态IV→状态I的顺序在时钟上升沿时刻循环转移，状态每转移一次步数STEP减1，直至STEP为0为止；若方向寄存器赋值为1，则，状态按照状态I→状态IV→状态III→状态II→状态I的顺序在时钟上升沿时刻循环转移，状态每转移一次步数STEP减1，直至STEP为0为止；

初始状态之后，对上述四种初始状态的下一个状态均有两种可能：如果当前状态为状态I，采集信号A＝1，且B＝0，则状态将从状态I转移到状态II，同时计数器C++；如果当前状态为状态I，采集信号A＝0，且B＝1，则状态将从状态I转移到状态IV，同时计数器C--；如果当前状态为状态II，采集信号为A＝1，且B＝1，则状态从状态II转移到状态III，同时计数器C++；如果当前状态为状态II，采集信号为A＝0，且B＝0，则状态从状态II转移到状态I，同时计数C--；如果当前状态为状态III，采集信号为A＝0，且B＝1，则状态从状态III转移到状态IV，同时计数器C++；如果当前状态为状态III，采集信号为A＝1，且B＝0，则状态从状态III转移到状态II，同时计数器C--；如果当前状态为IV，采集信号为A＝0，且B＝0，则状态从状态IV转移到状态I，同时计数器C++；如果当前状态为IV，采集信号为A＝1，且B＝1，则状态从状IV转移到状态III，同时计数器C--；最终，计数器C的正负表示光栅移动的方向，其绝对值表示光栅移动的步数。