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--- 正交解码 [2020/07/09 13:30]
zili
+++ — (当前版本)
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-###正交解码器
-[[https://www.fpga4fun.com/QuadratureDecoder.html|Quadrature Decoder]]\\
-\\
-FPGA适合制作正交解码器。\\
-\\
-####什么是正交信号？
-正交信号是两个相位差为90度的信号。它们在机械系统中用于确定轴的运动（或旋转）。\\
-\\
-这是一个向前移动几步的轴。
-{{ ::quadraturedecoder_waveforma.gif |}}
-如果对脉冲计数，则可以说轴移动了3步。\\
-如果计算边缘，则可以说轴移动了12步。这就是我们在此页面上所做的。\\
-\\
-现在，轴向后移动了相同的量。
-{{ ::quadraturedecoder_waveformb.gif |}}
-因此，想法是通过查看边缘和水平，我们可以确定运动的方向和距离。\\
-这是一个示例，其中轴向前移动10步，然后向后移动7步。
-{{ ::quadraturedecoder_waveformc.gif |}}
-\\
-####它们在哪里使用？
-  * 在机械手轴中，用于反馈控制。
-  * 用旋钮确定用户输入。
-  * 在电脑鼠标中，确定运动方向。
-如果您打开机械鼠标，则会看到以下内容。
-{{ ::mouseinternal.jpg |}}
-有两个光学正交编码器，每个编码器由开槽轮，光发射器和一对光电探测器制成。\\
-\\
-鼠标包括负责正交解码和串行/ PS2接口的IC。由于创建正交解码器（在FPGA中）比串行或PS2接口要容易得多，因此我们修改了鼠标，并用四缓冲器施密特触发器输入IC替换了原始IC。
-{{ ::mouseinternal2.jpg |}}
-我们使用[[http://www.national.com/ds/CD/CD4093BC.pdf|CD4093]]，每个NAND门的输入连接在一起形成反相器。\\
-现在，鼠标输出正交编码信号！\\
-\\
-####正交解码器
-我们要实现一个根据正交信号递增或递减的计数器。我们假设有一个比正交信号快的“过采样时钟”（在此页面中称为“ clk”）。\\
-\\
-控制计数器的硬件电路非常简单。
-{{ ::quadraturedecoder1.gif |}}
-这是轴向前移动的波形，计数器会递增。
-{{ ::quadraturedecoder_waveform.gif |}}
-该电路有时称为“ 4x解码器”，因为它会计算正交输入的所有跃迁。\\
-\\
-在verilog HDL中，这为我们提供了：\\
-<code verilog>
-module quad(clk, quadA, quadB, count);
-input clk, quadA, quadB;
-output [7:0] count;
-reg quadA_delayed, quadB_delayed;
-always @(posedge clk) quadA_delayed <= quadA;
-always @(posedge clk) quadB_delayed <= quadB;
-wire count_enable = quadA ^ quadA_delayed ^ quadB ^ quadB_delayed;
-wire count_direction = quadA ^ quadB_delayed;
-reg [7:0] count;
-always @(posedge clk)
-begin
-  if(count_enable)
-  begin
-    if(count_direction) count<=count+1; else count<=count-1;
-  end
-end
-endmodule
-</code>
-\\
-####实际生活中的电路
-先前的电路假定“ quadX”输入与“ clk”时钟同步。在大多数情况下，“ quadX”信号与FPGA时钟不同步。经典解决方案是每个输入使用2个额外的D触发器，以避免将亚稳性引入计数器。
-{{ ::quadraturedecoder2.gif |}}
-\\
-<code verilog>
-module quad(clk, quadA, quadB, count);
-input clk, quadA, quadB;
-output [7:0] count;
-reg [2:0] quadA_delayed, quadB_delayed;
-always @(posedge clk) quadA_delayed <= {quadA_delayed[1:0], quadA};
-always @(posedge clk) quadB_delayed <= {quadB_delayed[1:0], quadB};
-wire count_enable = quadA_delayed[1] ^ quadA_delayed[2] ^ quadB_delayed[1] ^ quadB_delayed[2];
-wire count_direction = quadA_delayed[1] ^ quadB_delayed[2];
-reg [7:0] count;
-always @(posedge clk)
-begin
-  if(count_enable)
-  begin
-    if(count_direction) count<=count+1; else count<=count-1;
-  end
-end
-endmodule
-</code>
-\\
-总之，创建正交解码器/计数器所需的硬件很少。FPGA可以容纳多个轴，因此可以同时跟踪多个轴。\\
-\\
-那就是所有人！\\
-此代码用于[[https://www.fpga4fun.com/PongGame.html|乒乓]]游戏。\\
-\\
-####链接
-维基百科的[[http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_encoder|“ 旋转编码器”]]页面。\\
-将[[http://www.mcmanis.com/chuck/robotics/projects/lab-x3/quadratrak.html|机械旋转编码器]]与PIC微控制器配合使用。\\