请建议一种算法来比较格雷码数答案

【问题标题】：Please suggest an algorithm to compare Gray code numbers请建议一种算法来比较格雷码数
【发布时间】：2019-02-20 18:19:56
【问题描述】：

我有一个绝对编码器，它以格雷码输出 10 位值（0 到 1023）。我要解决的问题是如何确定编码器是向前还是向后移动。

我认为“最佳”算法如下：首先，我将格雷码转换为常规二进制（完全归功于：https://www.daniweb.com/programming/software-development/code/216355/gray-code-conversion 中的最后一个答案）：

int grayCodeToBinaryConversion(int bits)
{
  bits ^= bits >> 16; // remove if word is 16 bits or less
  bits ^= bits >>  8; // remove if word is 8 bits or less
  bits ^= bits >>  4;
  bits ^= bits >>  2;
  bits ^= bits >>  1;
  return bits;
}

其次，我比较了两个相隔 250 毫秒的采样值。我认为比较两个值会让我知道我是向前还是向后。例如：

if((SampleTwo – SampleOne) > 1)
{
  //forward motion actions
}

if((SampleTwo – SampleOne) < 1)
{
  //reverse motion actions
}

if(SampleTwo == SampleOne)
{
  //no motion action
}

就在我开始觉得自己很聪明的时候，令我失望的是，我意识到这个算法有一个致命的缺陷。当我将二进制值 824 与 1015 进行比较时，此解决方案效果很好。此时我知道编码器的移动方式。然而在某些时候，编码器会从 1023 翻转到 0 并爬升，然后当我去比较 1015 的第一个采样值和 44 的第二个采样值时，即使我在物理上朝同一个方向移动，我写的逻辑没有正确捕捉到这一点。另一个不行的是将格雷码值作为一个 int，并比较两个 int。

如何比较两个相隔 250 毫秒的格雷码值，并在考虑编码器翻转方面的情况下确定旋转方向？如果您愿意提供帮助，能否提供一个简单的代码示例？

【问题讨论】：

您希望编码器在 250 毫秒间隔内移动多少？
不超过 400 个脉冲（球场）。但是当它从 950 变为 250 时，我的算法就不起作用了。
一种方法是计算读数之间的差异，假设您要“向前”然后“向后”。然后，您假设编码器正朝着较小值的方向行进。当然，如果您的编码器要在 250 毫秒内移动超过一半的时间间隔，这将失败；在这种情况下，您将增加采样频率。
S2-S1的结果在-1023到+1023的范围内；在该范围内，-1023 ~ -512 和 +1 ~ +511 是向前的，-511 ~ -1 和 512 ~ 1023 是向后的。
@m69，没有负数范围。这些值限制在 0 到 1023 之间的范围内。根据值的差异，我试图找出旋转方向。

标签： algorithm gray-code

【解决方案1】：

假设 A 是您的初始读数，B 是 250 毫秒后的读数。
让我们以 A = 950 和 B = 250 为例。

让我们假设编码器正在向前移动（它的值随着时间的推移而增加）。

那么，覆盖的距离是(B - A + 1024) % 1024。我们称之为d_forward。

对于这个例子，d_forward 是 (250 - 950 + 1024) % 1024 = 324。

向后覆盖的距离 (d_backward) 将是 1024 - d_forward；这是700。

d_forward 和 d_backward 的最小值将给出编码器的行进方向。

如果编码器要在 250 毫秒内移动超过 1023/2 个单位，这将不起作用。在这种情况下，您应该缩短读数的间隔。

【讨论】：

我很惊讶这是正确的答案。我原以为弗兰克格雷先生也会创建一些数学运算符来配合他的系统。我向你致敬，Rishav....谢谢！

【解决方案2】：

Rishav 的答案是正确的，但计算起来更容易。

让 A 和 B 为相隔 250 毫秒并从格雷码转换为二进制的两个读数。

编码器位置的差异只是 diff = ((1536 + B - A) & 1023) - 512。如果您不想使用按位数学，则 diff = ((1536 + B - A) % 1024) - 512。

注意1536是1024+512，答案diff由两个约束决定：

diff = B-A mod 1024
diff 在 [-512, 511] 范围内，这是 10 位有符号数的正常范围。

如果您的编码器被允许/预期在一个方向上比另一个方向更快，那么您可以调整 (2) 中的范围。

要允许 [MIN,MIN+1023] 范围内的答案，请使用 diff = ((1024 - MIN + B - A) % 1024) + MIN

如果 MIN 为正数，请在进行取模运算之前添加足够大的 1024 倍数以确保它为正数，因为大多数语言中的取模运算符在处理负数时表现异常。

【讨论】：