Преобразователь координат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах, работающих в реальном масштабе времени, для выполнения преобразования координат при повороте осей на заданный угол, при последовательном вводе кода угла. Цель изобретения - повышение быстродействия. Работа преобразователя базируется на использовании способа вращения векторов по методу Волдера. Отличительной особенностью преобразователя является возможность получать разряды новых координат на его выходе по мере поступления кода угла поворота старшими разрядами вперед на его входы. Выигрыш в быстродействии составляет N(N - разрядность кода угла) раз по сравнению с устройствами, использующими сформированный полноразрядный код аргумента. Преобразователь содержит мультиплексоры 1-3, триггер 4, регистры 5, 6 координат, сумматор 7, блок 8 памяти констант, сдвигатели 9, 10, регистры 11, 12, сумматоры-вычитатели 13-15, блок 16 управления. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I1) (51) 5 g Об F 7/548

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4458137/24-24 (22) 11.07.88 (46) 23.О5.9(). Бнл. У 19 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.Д. Байков и С.Д. Булгакова (53) 681.325(О88.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1076903, кл. С 06 F 7/548, 1984.

Voider I..E. The (;ordic trigonometric Oomputing technique — IRl:

Frowns of Electronic Computers, vol ЕС вЂ” 8, У 3, 8eptember, 1959, рр. 330-334. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КООРДИНАТ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах, работающих в реальном масштабе времени, для выполнения преобразования координат при повороте

2 осей на заданный угол, при последовательном вводе кода угля. Цель изобретения — повышение быстродействия. Работа преобразователя базируется на использовании способа вращения векторов но методу Волдеря. Отличительной особенностью преобразователя является возможность получать разряды новых .координат ня его выходе по мере поступления кода угля поворота старшими разрядами вперед на его входы. Выигрыш в быстродействии составляет и (n — разрядность кода угля) раз по сравнению с устройствами, использующими сформированный полнора рядный код аргумента. Преобразователь содержит мультиплексоры 1 - 3, триггер 4, Ж регистры 5,6 координат, сумматор 7, блок 8 памяти констант, сдвигатели 9, I0 регистры 11,12, сумматоры-вычи° ° татели 13-15, блок 16 управления. ,3 ил.

3 (566345 4

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в качестве вспомогательного вычислителя в вычислительных системах, работающих в реальном

5 масытабе времени, и предназначено для выполнения часто встречающегося в навигационных зядячах, в системах числового программнога управления станками преобразования координат при .повороте осей ня заданный угол при последовательном вводе кода угла поворота, начиная со старших разрядов.

Цель изобретения — повышение быст-15 радействия.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя координат; на фиг. 2 - блок управления, на фиг. 3 — временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь содержит мульти" плексоры 1 - 3, триггер 4, регистры 5 и 6 (координат Y>ra), сумматор 7, блок 8 памяти констант, сдвигатели 9 и 10, регистры 11 и 12, сумматоры-вычитатели 13 - 15, блок 16 управления, управляющие выходы 17 - 20 блока управления.

Блок управления (фиг. 2) содержит генератор 21 сигналов, элемент И 22, счетчик 23 итераций íà log(2n+1)+1 разрядов, схему 24 сравнения, триггер 25, элемент KG!-HE 26, элемент 27 задержки.

Работа устройства основана на реа35 лизации следующих рекурентных соотношений: (?;„=2(? + ;2 Ц, — („ 2 arctg(2 ) (I) (2 (3)

sign =slgnQj

0, для )=2,4,...,2п .„а<

1, для j=1,3,...2n-1, i=ent(— )

Начальные значения х < =Х/К (У, =

=У/К,, (?,=O (w,(° ° ° ч.1 =ч

56 где К, - коэффициент деформации (КФ 1,355909).

Для учета веса вводимого i-го разРяда (g;) кода угла поворота при сложении р су аторе в предлагаемом пре- 55 образователе осуществляется сдвиг значения (? на 1 разряд влево и ис ( пользуются заранее вычисленные константы 2 arctg (2 ). .Константы в виде 2 arct(, (2 ) хранятся в блоке хранения констант.

Устранение влияния деформации векторов достигается умножением начальных значений на 1/К,, где К, — коэАфициент деформяции.

В устройстве реялизовяны преабрязования, соответствующие двойным итерациям, т.е. двукратным поворотам вектора на один и тот же по модулю угол. Равенства углов поворота соответствует равенству констант сдвига вторых слагаемых в выражениях (2) и (3), которое реялизавяно за счет введения в блок управления счетчика

23 итераций, выходы которых снимяются, начиная с второго разряди (рязрядов 2,...,К), обеспечивая тем самым равенство констянт сдвига для кяждой нечетной и последующей четной итерации.

Необходимое число итераций определяется количеством значащих цифр разрядов кода угла ((. При разрядности операнда и преобразователь выполняет

2п итераций.

Преобразователь работает следуьзщим образом.

На информационные входы устройства у,х, подаются исходные значения координат у<=Y/1,, х<=Х/К< На информационный вход Ц; подается значение . первого стар»его разряда кода угла с поворота.

По сигналу "Пуск" в блоке 16 управления производится начальная установка, а именно, сигнал "11уск" устанавливает триггер 25 в состояние

"1". Сигнал с инверсного выхода триггера 25, проходя через элемент Kg!-HK

26 и элемент 27 задержки, формирует на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26 одиночный сигнал 17.

Па единичному уровню сигнала 17 производится установка счетчика 23 итераций в состояние "1", производится обнуление буферного регистра 11, пропуск начальных значений у<,х < через мультиплексоры 1 и 2 в регистры S и 6. Появление "1" на выходе первого разряда счетчика 23 является источником управляющего сигнала 19.

Зятем сигнал 17 переключается в "0".

Сигнал с прямого выхода триггера 25 разрешает прохождение сигналов из генератора 21 сигналов через элемент

И 22. С выхода элемента И 22 тактовые

5 15 сигня (ы 18 е(ячиняит поступать ня спотнетствувк(ие блоки устройства.

По тактовому сигналу 18 начинается выполнение первой итерации (i 1, )=1)! являю((ейся первой стадией двойной итерации, а именно, производится запись начальных значений у,,x«,ß, в регистры 5 и б координат и регистр

11 значения Ц соответственно и уве-! личение содержимого счетчика 23 блока управления на 1.

Счетчик 23 используется для управления выполнением двойных итераций.

Прибавление 1 к ранее установленному содержимому счетчика (1) устанавливает счетчик н четное состояние, выход первого разряда счетчика и формируемый им управляющий сигнал 19 переключаются н О!!. По заднему фронту сигнала 19 производится запись текущего значения разряда кода угла в триггер 4, производится запись константы 2 ягctg2 из блока хранения констант в регистр 12, по нулевому уровню сигнала 19, подаваемому на управляющий вход мультиплексора 3, устанавливается режим пропуска информации из сумматора 7 по первому информационному входу мультиплексора 3.

На выходе разрядон 2,...,1< счетчика 23 формируется константа сдвига (равная i), и по управляющему выходу 20 сформированная константа передается ня вход управления сдвигятелями 9 и 1().

Движение информации на первой итерации осуществляется следующим образом. Координаты у„,х; из регистров

5 и 6 поступают на входы сдвигателей

9 и 10, на которых, н соответствии с управляющим сигнялом, 2(), реализуются выражения ? у„, ? х . Координаты у,х из регистров 5 и 6 и содержимое сдвигателей 9 и 10 поступавт на входы сумматоров 13 и 14, где в зависимости от знака Я„, подаваемого на входы управления режимом сумматороввычитателей 13 и 14, реализуются выражения (2) и (3). Результат с выхода сумматоров 13 и 14 по нулевому уровню сигнала 17 пропускается на регистры 5 и 6. Одновременно на первый вход сумматора 7 из триггера 4 поступает разряд Ц кода угла, на второй вход сумматора 7 из регистра 11 со сдвигом на 1 разряд влево поступает значение (?>. Ня сумматоре 7 реализуется выраженйе 2(?(+2 (1!,, результат с выбо.) 45 6 хода сумматора .7 по нулевому уронив сигнала 19 прппускяется на первый нхо((сумматора-нычитятеля 15, на вто"рой вход которого из регистра, 12 по-I

có(«ìàòîðå 15, н зависимости от знака (, подаваемого на вход управления ! режимом сумматора-нычитятеля 15, реализуется выражение (1), и результат поступает на регистр 11.

По следую((ему тактовому сигналу 18 начинается выполнение сле;(ующей итерации (i=1, j =2), а именно, производится запись новых значений координат у,,х „ и ())+! н регистры 5,6 и 11

)ф! производится увеличение содержимого счетчика 23 на 1. Содержимое счетчика вновь становится нечетнь(((, поянле20 ние "1" на выходе 1-rn разряда счетчика 23 переключает сигнал 19 н состояние "1". Состояние разрядов 2,...,K счетчика 23 не изменяется и, следовательно, не изменяются значения кон25 стант сдвига, поступающие по управляющему входу 20 ня управляющие входы сдвигателей 9 и 10.

Движение информации осуществляется следующим образом. Значение ()

30 из регистра 11 пп единичному уровню сигнала 19, подаваемому на управляющие входы мультиплексора 3, пропускается на первый вход сумятора-нычитателя 15, на второй вход которого из регистра 1? подается неизмененное

35 ! — 1 — значение константы 2 arctp2 . На (.сумматоре-вычитателе 15 в зависимости от знака ()„, подаваемого на вход управления режимом сумматора-вычита4р теля 15, реализуется выражение (1), и результат 0 „.<, поступает на регистр 11. Вычисление новых значений

y x «, выполняется аналогично вы(+! числению в предыдущей итерации. В вычисленных после первой двойной итерации новых значениях координат у х первая старшая цифра является

) «- верной старшей цифрой результата.

IIo третьему тяктоному сигналу 18 начинается выполнение следующей итерации (i=2, )=3), являюг(ейся началом следующей двойной итерации.

Таким образом,. после выполнения каждой двойной итерации формируются

55 !- верных старших цифр результата.

После выполнения 2п итераций в блоке управления содержимое счетчика 23 становится раннь(м 2г+1, на вы î å компарятора 24 появляется сиг1566345 нал, сбрасывающий триггер 25 в состояние "О", сигнал с выхода которого запрещает прохождение сигналов нэ генератора 21 сигналов через элемент И

22 в операционное устройство, на выходах сумматоров-вычитателей 13 и 14 формируются значения YS„,„,Х „„, которые являются новыми значениями координат точки М после поворота осей ко- ip ординат на угол °

Ф о р м у л а и з обретения

Преобразователь координат, содержащий три регистра, два сдвигателя, три сумматора-вычитателя, причем первые информационные выходы первого и второго регистров соединены с входа- ми первой группы соответственно первого и второго сумматоров-вычитателей, вторые информационные выходы— с информационными входами соответственно первого и второго сдвигателей, выходы которых подключены к входам 25 второй группы соответственно второго и первого сумматоров-вычитателей, выходы которых являются выходами X „ и Y,„ устройства соответственно, выход третьего сумматора-вычитателя со- щ единен с первым информационным входом третьего регистра, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены четвертый регистр, блок памяти констант, три мультиплексора, сумматор, триггер и блок управления, причем первый и второй входы задания начальных условий преобразователя соепинены с первыми информационными входами 40 первого и второго мультиплексоров, выходы которых подключены к первым информационным входам соответственно первого и второго регистров> а вторые информационные входы — к выходам первого и второго сумматоров-вычитателей соответственно, вход задания начального угла преобразователя соединен с информационным входом триггера, выход которого соединен с входом старшего (первого) разряда сумматора, входы первой группы и выход которого соединены с первыми информационными выходами третьего регистра со сдвигом на один разряд в сторону старших и с первым информационным входом третьего мультиплексора соответственно, второй информационный вход которого подключен к вторым информационным вы ходам третьего регистра, а выход — к входам первой группы третьего сумматора-вычитателя, входы второй группы которого соединены с выходами четвертого регистра, первый информационнын вход которого соединен с выходом блока памяти констант, первый выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго мультиплексоров и с входом установки в

11 lit

О третьего регистра, второй выход— с управляющими входами первого, вто-. рого и третьего регистров, третий выход - с управляющими входами триггера, третьего мультиплексора, четвертого регистра, четвертый — с управляющими входами первого,,второго сдвигателей и блока памяти констант, выход знакового разряда третьего регистра подключен к входам управления режимом первого, второго и третьего сумматоров-вычитателей.

i-г у,. Ь»

Пуск

I7 чьи»04 с.п а. 79 С

8vi80C

Аы Пк

Box Рк

8мс C»»t9 г. CaI0

dvx Гю lg

Аи &/4

Aelgxi I

4vx T4 Р;

box Яу у бои Сн 7

З ю Сии

Составитель ВкБайков

Редактор Н.Тупица Техред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова

Заказ 1222 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК... С

ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательскии комбинат Патент, г. Ужгород, у

11 It

У л Гага ина 101