[發明專利]一種基于FPGA的三次B樣條曲線的硬件插補器

在審

• 申請號: 201310717322.3
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103744352A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 周向東;宋寶;陳俊;唐小琦;凌文鋒;葉伯生;陳坤;王翰;唐玉枝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/41
• 分類號: G05B19/41
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種基于現場可編程門陣列（Field－Programmable?Gate?Array，FPGA）的三次B樣條曲線硬件插補器，其特征在于，包括ARM/FPGA數據交互模塊、樣條曲線參數計算模塊、精插補點計算模塊、脈沖發送模塊以及浮點運算模塊，其中：

所述ARM/FPGA數據交互模塊，用于從ARM接收三次B樣條曲線的控制點數據，并將其存入隨機存儲器（Random?Access?Memory，RAM）中；

所述樣條曲線參數計算模塊，用于從所述RAM中讀取三次B樣條曲線的控制點數據，并計算三次B樣條曲線的系數；

所述精插補點計算模塊，用于從樣條曲線參數計算模塊獲取三次B樣條曲線的系數，先進行遞推前的預計算，繼而計算每個精插補周期的插補點數據；

所述浮點運算模塊，用于在精插補點計算模塊進行插補計算過程中，完成整型計算，浮點計算和數據格式轉換；

所述脈沖發送模塊，用于接收精插補點計算模塊輸出的每個精插補周期的插補點數據，并根據所述插補點數據輸出每個精插補周期的插補脈沖量。

2.根據權利要求1所述的硬件插補器，其特征在于，所述RAM為雙口RAM，進行乒乓操作，在ARM/FPGA數據交互模塊將B樣條曲線的控制點數據寫入雙口RAM中的一個RAM時時，樣條曲線參數計算模塊從雙口RAM中的另一個RAM時讀取B樣條曲線的控制點數據，雙口RAM中的兩塊RAM輪流進行讀寫操作。

3.根據權利要求1或2所述的硬件插補器，其特征在于，所述樣條曲線參數計算模塊包括坐標平移模塊和曲線參數計算模塊，其中：

所述坐標平移模塊用于對三次B樣條曲線的控制點進行坐標平移，將坐標系平移到第一個控制點上；

所述曲線參數計算模塊用于根據平衡后的控制點計算樣條曲線參數，樣條曲線參數的計算公式為：

R3=4Q′i+Q′i+16R2=Q′i+12TR1=Q′i+1-2Q′i2T2R0=Q′i+2+3Q′i-3Q′i+16T3]]>

其中，0,Q′_i,Q′_i+1,Q′_i+2為平移后的控制點，R₀,R₁,R₂,R₃為三次B樣條曲線的方程p(u)＝R₀u³+R₁u²+R₂u+R₃(0≤u≤1)的系數。