【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于旋转式惯性系统控制与测量，涉及一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统及方法，尤其是一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统及方法。
技术介绍
1、旋转式惯性导航系统中，通过在惯性元件或者外面加上旋转和控制机构，利用旋转来平均掉惯性元件的漂移对导航性能的影响，因此高精度的旋转控制对于惯性导航系统的精度有着重要影响。在旋转控制中需要对旋转角度进行高速采集，需要选择合适的角度传感器，光电编码器具有造价较低，结构形式多样，安装简便的优点，其中圆光栅是旋转式惯导中通用的一种角度传感器。在惯导系统装配、标校、故障排查中需要对圆光栅进行单独测试，当前常用的方法是用直流电压源、旋转控制线路板、调试计算机、串口录数盒搭建一套数据采集装置，这个方案涉及部件众多、连接关系复杂、操作流程繁琐，因此考虑设计一款便携式采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统及方法来实现对圆光栅的便捷测试。
2、经检索，未发现与本专利技术相同或相近似的现有技术的公开文献。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统及方法，能够实现对圆光栅角度信号的高速采集以及对角度信息进行显示与保存。
2、本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
3、一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统，包括：多路光栅模块、arm、fpga、信号调理电路、tf卡、da转
4、所述fpga的输入端与多路光栅模块相连接，用于对多路光栅角度数据进行并行读取；
5、所述fpga与arm相连接，该arm从fpga中读取角度信息，并对数据进行异常点检测，所述arm还向fpga中写入地址数据、计算参数；
6、所述fpga的输出端依次通过多路da转换电路和信号调理电路和驱动与旋转机构相连接，该驱动和旋转机构的输出端通过信号调理电路与fpga相连接，该驱动电与旋转机构根据da转换电路和信号调理电路输出的控制信号生成驱动电机的pwm信号，同时反馈当前的输出电流大小至fpga，fpga根据电流检测信号判断当前电流是否过大，是否需要对电机断电。
7、而且，所述arm的输出端通过串口模块与lcd显示屏相连接，lcd显示屏将数据解析后进行显示；
8、而且，所述arm的输出端还与tf卡通过sdio接口相连接，用于实现对角度数据的高速存取。
9、而且，所述多路光栅模块和fpga之间采用biss协议进行通信。
10、一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集方法，包括以下步骤：
11、步骤1、上电后对arm进行初始化，对系统时钟、中断以及外设等进行初始化和配置，然后根据控制算法对三轴的控制参数进行设定；
12、步骤2、在arm接收到fpga发送的2khz外部中断信号后，进行一次数据的读取通过fmc接口按照地址对光栅的角度信号进行读取，先对读取的数据进行异常点检测，判断当前数据是否为异常数据，对异常数据进行标记后保存，根据异常数据点附近正常数据点的角度信息来判断异常点的位置，该异常数据不参与旋转控制程序。
13、步骤3、根据正常数据计算电机旋转的位置以及速度信号，然后进行飞车判断，根据旋转速度判断当前旋转装置是否需要进行飞车保护；在没有飞车时，运行控制算法进行控制量的计算，并将计算得到的控制量通过fmc接口写入fpga。
14、步骤4、将角度数据通过串口发送至显示屏，并将角度数据保存至tf卡。
15、而且，所述步骤2的异常点检测的方法为：
16、对于异常点检测，使用微分法来进行快速判断，当前速度在某个位置发生突变时，也就是此数据点的加速度a'大于旋转机构的最大加速度amax时，认为当前数据点为异常数据点，如式(1-1)所示：
17、
18、式中，p(n)为数据点，δt为采样间隔。
19、本专利技术的优点和有益效果：
20、本专利技术提出一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统及方法，采用arm芯片对采集的角度信号进行处理计算，并将数据存储至tf卡，采用fpga芯片通过biss协议对圆光栅进行高速数据采集，配有屏幕可以对角度数据进行实时显示。本专利技术实现了对圆光栅的便捷调试，采用fpga对多路角度信号进行快速读取，每个通道的采样速率为2khz，角度显示直观，降低了调试难度以及所需设备的复杂程度；可以对异常数据点进行判断，并记录异常数据点的数量以及位置分布，进而方便对圆光栅进行评估；该装置尺寸小，便于携带，适用范围更加广泛。
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1.一种采用FPGA+ARM的便携式高速圆光栅信号采集系统，其特征在于：包括：多路光栅模块、ARM、FPGA、信号调理电路、TF卡、DA转换电路和LCD显示屏；
2.根据权利要求1所述的一种采用FPGA+ARM的便携式高速圆光栅信号采集系统，其特征在于：所述ARM的输出端通过串口模块与LCD显示屏相连接，LCD显示屏将数据解析后进行显示。
3.根据权利要求1所述的一种采用FPGA+ARM的便携式高速圆光栅信号采集系统，其特征在于：所述ARM的输出端还与TF卡通过SDIO接口相连接，用于实现对角度数据的高速存取。
4.根据权利要求1所述的一种采用FPGA+ARM的便携式高速圆光栅信号采集系统，其特征在于：所述多路光栅模块和FPGA之间采用BISS协议进行通信。
5.一种采用FPGA+ARM的便携式高速圆光栅信号采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种采用FPGA+ARM的便携式高速圆光栅信号采集方法，其特征在于：所述步骤2的异常点检测的方法为：
【技术特征摘要】
1.一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统，其特征在于：包括：多路光栅模块、arm、fpga、信号调理电路、tf卡、da转换电路和lcd显示屏；
2.根据权利要求1所述的一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统，其特征在于：所述arm的输出端通过串口模块与lcd显示屏相连接，lcd显示屏将数据解析后进行显示。
3.根据权利要求1所述的一种采用fpga+arm的便携式高速圆光栅信号采集系统，其特征在于：所述arm的...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧彦林，吴国强，张灵妍，陈建淼，吴私，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：
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