资源描述：
《一种基于FPGA的高速自整角机数字解算方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2007年第26卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)35一种基于FPGA的高速自整角机数字解算方法孟华,赵姣(大连理工大学电子与信息工程学院,辽宁大连116023)摘要:自整角机是广泛应用于轴角测量系统中一种非常重要的测量元件,现场可编程逻辑门阵列(FPGA)技术近几年的发展使得利用硬件描述语言实现信号的快速实时处理成为可能。设计采用Spartan3系列的XC3S400芯片,根据自整角机输出信号的特点和角度测量原
2、理,利用VerilogHDL语言编程完成控制逻辑和自整角机角信息的解算。应用坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法在FPGA中实现了反正切函数的计算,并引入改进的CORDIC算法以提高运算速度,节省硬件资源。经过测试,达到0.01的轴角解算精度,角度解算区间达到[-360,360],并且,在不同的角度偏移量和不同的轴初始位置情况下都能获得满意的结果。关键词:现场可编程逻辑门阵列;自整角机;坐标旋转数字计算机算法中图分类号:TP216+.2文献标识码:A文章编号:1000-9787(
3、2007)08-0035-03DesignofFPGAbasedhighspeedsynchrotodigitalconverterMENGHua,ZHAOJiao(SchoolofElectronicandInformationEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China)Abstract:AnewdesignofsynchrotodigitalconverterwhichemploysXC3S400oftheSp
4、artan3seriesFPGAisintroducedtocomputetheshaftangleofthesynchrowhichplaysanimportantpartinangularmeasurement.TheoutputvoltagesaretransferredintoFPGAandinterpretedtogettheangularpositioninformationwithVerilogHDLaccordingtothemeasuringprincipleofthesynch
5、ro.CORDICalgorithmwhichisbasedonanglequantizationisappliedtotheimplementationofthearctanfunction,andtherotationstepsaremodifiedtoimprovetheaccuracyandspeedperformance.Theconverteristestedfordifferentangulardisplacementsandinitialpositionsoftheshaft,and
6、theresultsdemonstratethattheaccuracyishighwiththemaximumabsoluteerrorof0.01andtheanglerangeof[-360,360]andallarefoundtobesatisfactory.Keywords:fieldprogrammablegatearray(FPGA);synchros;coordinationrotationdigitalcomputer(CORDIC)algorithm0引言求。现场可编程
7、逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray,自整角机是一种广泛应用于随动系统、导航系统以及FPGA)具有强大的并行计算能力和方便灵活的动态可重构雷达设施的电气元件,其功能是将轴角信息以电压的形式性,同时,高速A/D转换技术的发展解决了模数转换速度表现出来。随着信息技术的发展,将自整角机的轴角信号慢这一制约FPGA实现DSP算法的瓶颈问题。本设计采用转换成可以为计算机、微处理器等数字设备接收的数字量FPGA和高速A/D转换器,利用硬件编程完成角度信息的就成为一种必然。解算。由于硬
8、件编程速度快,满足了自整角机轴角信息高目前,在自整角机轴角信息数字化的研究中,可以利用速解算的要求,同时,提高轴角信息数字化的灵活性。轴角[1,2]专用的自整角机数字化芯片,也可以利用DSP芯片或信息的解算涉及反正切运算,设计中采用坐标旋转数字计[3]算机(coordinationrotationdigitalcomputer,CORDIC)算法,者单片机进行设计。专用的自整角机数字化芯片价格昂贵,且灵活性比较差;DSP芯片和单片机由于微处理器速硬件电路不包括复杂的运
