基于FPGA的數(shù)字積分法插補控制器設計與實現(xiàn)

作者：時間：2012-04-05 來源：網絡

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(2)位置計數(shù)器
位置計數(shù)器有3個寄存器，分別對應于三個軸。其初始值為需要插補的脈沖數(shù)目。當積分器每輸出一個脈沖，計數(shù)器便做減“1”。當位置計數(shù)器為零時，則表示到達終點坐標位置，插補結束。
(3)插補積分器
插補積分器是直線插補的核心模塊，由余數(shù)寄存器和被積函數(shù)寄存器構成。被積函數(shù)寄存器中存放由數(shù)據(jù)緩存器提供的終點坐標值，每當脈沖源發(fā)出1個插補迭代脈沖時，被積函數(shù)寄存器與余數(shù)寄存器的值累加1次，并將累加結果存放余數(shù)寄存器中，當累加結果超出余數(shù)寄存器容量(216)時，溢出1個脈沖。經過N=216次累加后，每個坐標軸的溢出脈沖總數(shù)就等于該坐標的被積函數(shù)值。在余數(shù)寄存器的容量一定的情況下，其輸出脈沖頻率與終點坐標值的大小成正比。控制器采用三軸聯(lián)動，則同時有3個積分器同時進行插補運算。在該插補控制器的設計中，采用有限狀態(tài)機的原理完成直線插補的實現(xiàn)，如圖2所示，共有3個狀態(tài)存在：

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/190545.htm

(1)狀態(tài)IDLE：空閑狀態(tài)，等待插補信號；
(2)狀態(tài)S1：剩余插補脈沖數(shù)寄存；
(3)狀態(tài)S2：積分累加狀態(tài)。
其工作過程為：當沒有啟動信號時，系統(tǒng)繼續(xù)保持在空閑狀態(tài)IDLE；當有啟動信號start時，系統(tǒng)則從數(shù)據(jù)緩存器中讀入初始數(shù)據(jù)，將插補脈沖數(shù)寄存在狀態(tài)S1中，若插補脈沖數(shù)不為零則轉至積分累加狀態(tài)S2中，在此狀態(tài)中將被積函數(shù)寄存器的值與余數(shù)寄存器的值進行累加，結果送余數(shù)寄存器，若有脈沖溢出，則轉入狀態(tài)S1，此時輸出插補脈沖，且狀態(tài)S1中剩余脈沖數(shù)減“1”；若無脈沖溢出，則狀態(tài)S2繼續(xù)進行積分累加。最終，狀態(tài)S1中的剩余脈沖為零時，返回空閑狀態(tài)，插補結束。
數(shù)字積分法直線插補運用硬件描述語言VerilogHDL進行程序編寫的流程圖如圖3所示。