Altera FPGA实现的正交解码计数器设计

"该文介绍了一种使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）实现的正交解码计数器的设计方法。该电路由数字滤波器、正交解码器和加/减计数器三部分构成，具体应用于高性能发动机数字控制系统的传感器信号处理，特别是针对光电编码器的正交信号解码。设计采用了Altera的FLEX10KA系列FPGA进行实现，并基于数据通道有限状态机模型设计了数字滤波器。经过电路仿真和实验测试，证实了该电路的功能有效性。" 正交解码计数器是一种用于处理正交编码器输出的电路，它能够解析来自传感器的A、B两路正交信号，根据信号相位关系判断旋转方向并进行高精度计数。在发动机数字控制系统中，正交编码器由于其高抗干扰性和可靠性，成为获取转速和转向信息的理想选择。相比于传统的微处理器实现，FPGA方案可以简化系统结构，降低成本，并且由于FPGA的可编程性，设计更加灵活。 文中提到的电路设计包括三个主要部分： 1. 数字滤波器：这是电路的预处理模块，基于数据通道有限状态机模型进行设计。数字滤波器的作用是对输入的信号进行滤波处理，消除噪声，提高信号质量，确保后续解码和计数的准确性。 2. 正交解码器：这部分电路用于解析A、B两路正交信号。当发动机顺时针转动时，A信号超前B信号90度（即T/4π），逆时针转动时，A信号滞后B信号90度。通过比较这两个信号的相位差，解码器可以确定旋转方向。 3. 加/减计数器：根据正交解码器的输出，计数器可以实现对脉冲的增计数或减计数，从而实现对转速的精确测量。这种计数器提高了计数的分辨率，提供了4倍于单路脉冲计数的精度。 FPGA的选择是Altera的FLEX10KA系列，这是一类广泛应用的可编程逻辑器件，可以方便地实现复杂的逻辑功能。FPGA的优势在于可以快速原型验证，设计迭代，以及适应不同的应用需求。 整个电路经过仿真和实验测试，证明了其在正交信号处理和计数方面的功能，显示了FPGA在实现此类高性能控制系统的接口电路中的优势。这样的设计对于简化系统架构，提高性能和降低成本都有显著的效果。 总结来说，本文提供了一种基于FPGA的正交解码计数器设计方案，它集成了数字滤波、正交解码和计数功能，适用于需要高精度和高可靠性转速测量的场合。这种方法展示了FPGA在现代电子系统设计中的实用性和灵活性。