[发明专利]一种基于FPGA的TDC激光测距方法

摘要

本发明提出一种基于FPGA的TDC激光测距方法，由FPGA和TDC共同完成；其中，TDC用于计算开始信号与截止信号之间的时间差；FPGA用于提供脉冲信号，并将TDC时间差转换为距离信息；脉冲信号用于驱动激光发射器以及作为触发TDC进行时间差测量的开始信号；所述TDC为TDC‑GP2。本发明提高测量精度，增强了数据稳定性并能实时得到距离信息。

主权项

1.一种基于FPGA的TDC激光测距方法，其特征在于，由FPGA和TDC共同完成；其中，TDC用于计算开始信号与截止信号之间的时间差；FPGA用于提供脉冲信号，并将TDC时间差转换为距离信息；脉冲信号用于驱动激光发射器以及作为触发TDC进行时间差测量的开始信号；所述TDC为TDC‑GP2；通过FPGA对TDC进行配置以及控制TDC进行时间差测量；FPGA采用三段式状态机控制其SSN信号的拉低、拉高以及读和写操作；所述三段式状态机共有五个状态，分别为：IDLE、READ_SSN、WRITE_SSN、READ_DATA及WRITE_DATA；空闲时，状态机处于IDLE状态，当需要往TDC写数据时，先从IDLE状态跳转到WRITE_SSN状态，将SSN信号拉低；之后立即跳转到WRITE_DATA状态，将八位数据写到串行外设接口SPI的发送寄存器，通过发送寄存器移位转化成串行输出，利用MOSI信号线将数据发送给TDC；数据发送完成后重新跳转到WRITE_SSN状态，拉高SSN信号；FPGA对TDC进行配置的方法为：FPGA向TDC写入50h进行上电复位；然后配置6个寄存器，FPGA向TDC内写入80000422h配置寄存器0，使得TDC选择测量范围1，进行自动校准，晶振上电后一直起振并且选择START信号上升沿触发，STOP_1信号下降沿触发；FPGA向TDC写入81014100h配置寄存器1，定义TDC内部计算方式为用STOP_1通道的第一个脉冲的上升沿减去START通道第一个脉冲的上升沿；FPGA向TDC写入82E00000h配置寄存器2，开启所有中断源，使得在TDC收到截止信号后开启中断；FPGA向TDC写入83000000h和84200000h配置寄存器3和寄存器4；FPGA向TDC写入85080000h，关闭噪声单元；FPGA控制TDC进行时间差测量的过程为：FPGA向TDC写入70h进行初始化测量，使TDC进入测量准备状态；当START通道和STOP_1通道都接收到脉冲信号完成测量后，TDC产生中断，当INTN中断信号为低时，TDC发送读命令，FPGA读取MISO线上的读状态寄存器数据，判断是否溢出，若读取为0200h，则代表TDC溢出，FPGA向TDC写入70h来初始化，若读取为0009h，则代表在测量范围内，继续向TDC写入B0h，FPGA读取寄存器0中的数据，存放在OUT寄存器中，获得最初的时间差数据；FPGA在读完一次数据后，三段式状态机返回到IDLE状态，重新上电复位。