基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法技术

技术编号:20389447 阅读:21 留言:0更新日期:2019-02-20 02:41
本发明专利技术公开了一种基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法,依次通过按时序获取圆光栅读数头传输的二进制数据;通过FPGA模块对数字信号进行解码,识别其中的26位二进制角度数据、错误位、警告位、CRC校验位;以及将二进制角度信息通过DMA‑FIFO上传至Real Time系统,由Real Time系统将二进制角度换算为实际的角度值并存储实现;该基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法实现了角度数据的高速采集,高速存储,解决了角度数据在Labview环境下的高速采集与数据高速流盘的问题,且该方法涉及的算法复杂度不高,适用于各种仪器设备的角度采集系统,具有很好的使用价值和推广前景。

【技术实现步骤摘要】
基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法
本专利技术涉及测控系统信息
,特别涉及一种基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法。
技术介绍
在当前信息化时代,对于高吞吐率,高精度测控系统的要求越来越高。对于众多相关企业而言,测控技术的提高都是急需的。定位的精确度,相应的快速性,高吞吐率的数据传输,这些对于企业的发展具有深远的影响。尤其我国现代工业的发展更需要新型技术的支持。而测控技术的出现正好满足了人们的需求。通过应用测控技术,不仅能逐步提高工业生产效率,提高一系列精密测量仪器的准确性,同时还丰富了新兴技术以及产业的种类,在一定程度上推动了我国工业产业的快速发展。在中国制造2025的背景下,测控技术具有极大的应用及推广价值,需要人们深入研究。其中,BISS通信协议是一种全双工同步串行总线通信协议,专门为满足实时、双向、高速的传感器通信而设计,常用于运动控制领域。BISS协议具有高响应速度,采用RS422接口的BISS协议波特率为10Mbit/s。BISS协议具有高的可靠性,可以应用6位CRC校验码保证数据的准确性,每一帧数据中还包括一位警告位和一位错误位。BISS协议利于进行数据同步,传感器在第一个时钟脉冲到来时进行数据更新,每一帧到达后续电子设备的延迟都是相同的。FPGA(Field-ProgrammableGateArray),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计,可以经过简单的综合与布局,快速的烧录至FPGA上进行测试,是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面,这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器(Flip-flop)或者其他更加完整的记忆块。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决角度数据在Labview环境下实现高速采集与数据高速流盘等问题的基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法。为此,本专利技术技术方案如下:一种基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法,步骤如下:S1、按时序获取圆光栅的读数头传输的二进制数据;S2、在FPGA模块中,逐帧对步骤S1获得的二进制数据依次进行角度位识别、错误位的识别、警告位识别和循环冗余校验码的识别和处理,得到若干个数据通信帧;其中,所述处理的方法具体为:当一个数据通信帧中的错误位处的二进制数据为0时,停止步骤S1,在对圆光栅进行降温处理后再重新开始;当一个数据通信帧中的警告位处的二进制数据为0时,检查圆光栅上是否存在异物;当一个数据通信帧中的循环冗余校验码处的6位二进制数据与FPGA模块端计算的循环冗余校验码不符时,检查地线是否断开或信号线附近是否有强电干扰,同时将该数据通信帧中的角度数据替换为由插值法计算出的新角度数据;S3、将经过步骤S2得到的若干个数据通信帧通过DMA-FIFO上传至RealTime系统,由RealTime系统将每个数据通信帧中的角度二进制数据换算为实际的角度值并储存。进一步地,在步骤S1中,采用NI6584适配器在FPGA模块与圆光栅的读数头之间搭建数字信号差分通道,使FPGA模块从圆光栅读数头处接收到差分数字信号。该步骤中,在Labview开发环境中,使用差分信号采集角度信息,实现抑制共模干扰的目的。更进一步地,在步骤S1中,搭建数字信号差分通道的具体方法为:将NI6584适配器插装在FPGA模块的板卡接口内;同时将NI6584适配器任意端口的引脚1与圆光栅读数头的引脚1连接,将相同端口的引脚4与圆光栅读数头的引脚6连接,将相同端口的引脚5与圆光栅读数头的引脚7连接,将相同端口的引脚8与圆光栅读数头的引脚2连接,将相同端口的引脚9与圆光栅读数头的引脚3连接。进一步地,在步骤S3中,使用DMA-FIFO对二进制角度数据进行传输,是因为DMA-FIFO是一个先入先出的双口缓冲器,即第一个进入其内的数据第一个被移出,其中一个口是存储器的输入口,另一个口是存储器的输出口,使其能够实现1)对连续的数据流进行缓存,防止在进机和存储操作时丢失数据,2)数据集中起来进行进机和存储,可避免频繁的总线操作,减轻CPU的负担,3)允许系统进行DMA操作,提高数据的传输速度;而接着采用RealTime系统读取DMA-FIFO中的流数据并将角度二进制信息转换为角度信息的原因在于,其一在于使用RealTime实时系统将二进制角度数据流换算为角度数据流,相比于直接使用上位机具有更高的实时性,能保证数据流持续稳定传输,其次RealTime系统的存储功能实现对角度数据流单独存储至其磁盘中,形成冗余备份,当上位机需要调用角度数据时,RealTime系统能够将角度数据流即时通过网络流的方式传输给上位机。可见,在Labview开发环境中,通过DMA-FIFO传输角度二进制信息至RealTime系统能够合理分配硬件资源,使系统中硬件发挥各自的优势。与现有技术相比,该基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法具备如下有益效果:1)该方法可以通过随时调整数据采集周期,方便进行多路数据的对齐与同步采集;2)该方法能够实现高速传输角度数据,其1秒钟的数据传输量可以达到25000个;3)该方法采用RealTime系统通过与FPGA协同工作,使二进制数据流高速、无损的传输至RealTime系统进行角度数据流的高速转换和存储,实现各自发挥自身优势的特点,优化了系统资源。附图说明图1为本专利技术的基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法的流程图;图2为圆光栅BISS协议时序图;图3为本专利技术实施例中的NI6584适配器与圆光栅的读数头的接线方式示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明,但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。如图1所示,该基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法的具体处理步骤如下:S1、按时序获取圆光栅的读数头传输的二进制数据;S2、在FPGA模块中,逐帧对步骤S1获得的二进制数据依次进行角度位识别、错误位的识别、警告位识别和循环冗余校验码的识别和处理,得到若干个数据通信帧;其中,所述处理的方法具体为:(1)读数头过热将严重影响角度数据的检测,此时会将错误标志位设置为真,提醒用户进行降温处理;因此,当一个数据通信帧中的错误位处的二进制数据为0时,停止步骤S1,在对圆光栅进行降温处理后再重新开始;(2)圆光栅上如出现污渍会导致读数受到影响,读数头可以识别圆光栅上的污渍,并通过将警告位设置为0,提醒用户清洁圆光栅;因此,当一个数据通信帧中的警告位处的二进制数据为0时,检查圆光栅上是否存在异物;(3)循环冗余校验码通过对26位二进制角度信息进行CRC循环冗余计算并将计算得出的6位模二除余数,并与从圆光栅接收到的6位CRC校验码对比,检查余数与6位CRC校验码是否一本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法,其特征在于,步骤如下:S1、按时序获取圆光栅读数头传输的二进制数据;S2、在FPGA模块中,逐帧对步骤S1获得的二进制数据依次进行角度位识别、错误位的识别、警告位识别和循环冗余校验码的识别和处理,得到若干个数据通信帧;其中,所述处理的具体方法为:当一个数据通信帧中的错误位处的二进制数据为0时,停止步骤S1,在对圆光栅读数头进行降温处理后再重新开始;当一个数据通信帧中的警告位处的二进制数据为0时,检查圆光栅上是否存在异物;当一个数据通信帧中上传的循环冗余校验码处的6位二进制数据与FPGA模块端计算的循环冗余校验码不符时,检查地线是否断开或信号线附近是否有强电干扰,同时将该数据通信帧中的角度数据替换为由插值法计算出的新角度数据;S3、将经过步骤S2得到的若干个数据通信帧通过DMA‑FIFO上传至Real Time系统,由Real Time系统将每个数据通信帧中的角度二进制数据换算为实际的角度值并储存。

【技术特征摘要】
1.一种基于Labview的圆光栅高吞吐率角度测量数据的处理方法,其特征在于,步骤如下:S1、按时序获取圆光栅读数头传输的二进制数据;S2、在FPGA模块中,逐帧对步骤S1获得的二进制数据依次进行角度位识别、错误位的识别、警告位识别和循环冗余校验码的识别和处理,得到若干个数据通信帧;其中,所述处理的具体方法为:当一个数据通信帧中的错误位处的二进制数据为0时,停止步骤S1,在对圆光栅读数头进行降温处理后再重新开始;当一个数据通信帧中的警告位处的二进制数据为0时,检查圆光栅上是否存在异物;当一个数据通信帧中上传的循环冗余校验码处的6位二进制数据与FPGA模块端计算的循环冗余校验码不符时,检查地线是否断开或信号线附近是否有强电干扰,同时将该数据通信帧中的角度数据替换为由插值法计算出的新角度数据;S3、将经过步骤S2得到的若干个数据通信帧通过DMA-FIFO上传至R...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘凉赵连玉杨恺斯岳有军肖兰齐
申请(专利权)人:天津理工大学
类型:发明
国别省市:天津,12

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