私信干货二字即可获得G伺服和机器人专属电控数据！

编码器是一种测量角度（或直线长度）的传感器。它将需要测量的角度（或直线长度）（或直线长度），并通过数字编码向外发送传感器测量的数据。其中，格雷代码是最常用的编码方法。

01格雷码(GrayCode)年公开的弗兰克.格雷的专利而得名。格雷码是二进制循环码，其编码最大的特点是任意上下相邻的两个码值间，只有一位码不同，这样在码值上下变化过程中，每次只改变一位码，从而传输、读数的错码率最小。格雷码还是循环码，其最大码到最小码同样遵循只改变一位码的编码原则，因而形成循环码。

格雷代码的编码原则是每次只改变一个人的独特性、循环性和图案编码对称性。它的图案编码形式就像孩子们用积木建造金字塔一样简单美观。

以四位代码为例，比较格雷代码和纯二进制码：

(1)每次只变一个，比如7到8个，纯二进制(-)4个都变了，格雷码(到)只变了最高值。

(2)循环码，最大码15和最小码0的格雷码只有一个最高值(到)不同。

(3)图案编码金字塔对称，最低位从1(20次)变为大，连续两个1，连续两个0，再两个1；第二个低位从2(2的1次)变为大，连续四个1，连续四个0；第三个低位从4(2次)开始，连续8个1次，再8个0；第四个低位从8(2的3次)开始，连续16再16个0。......如果横过来看，像积木搭金字塔型图案，依此规律方法，即使小学生都可随手写出更多位数的格雷码编码

02图案化编码格雷码的好处:

(1)同步多位数读码容错宽度最大。

由于格雷代码的两个相邻代码值每次只改变一个，当数值增加或减少时，代码和同步读取之间的误差最小。多位数的数据刷新不可能完全同步（由于物理位置精度和时间精度），格雷代码可以平静地区分这只是一个变化，其余的没有变化，没有同步偏差。如果是纯二进制码，有多个数据变化，这些刷新变化的数据读取将有同步顺序，有些可能读取刷新数据，有些没有读取刷新数据，所以代码混乱，如表17到8，纯二进制有多个位置0和1变化，如果有一个仍然停留在刷新之前，如第二个，那么读取不是8（），但不会发生错误的代码。因为每次只有10（10）。

(2)制作过程中容错宽度最大，格雷码编码的刻线宽度较大，一个刻线容下两个码值，一个刻线周期容下四个码值。

例如，上图中的5位格雷代码有32个区分位置。最密集的刻线码道只有8条刻线，宽度是纯二进制码的两倍。同时，由于相邻两个格雷代码中只有一个变化，刻线位置的误差宽度可以达到±1/2码不会出现错码。这大大放宽了码盘加工和读取传感器的安装精度，便于在同一尺寸下制作分辨率较高的编码器。

(3)有规律的编码和刻线图案排列。

格雷码像宝塔积木一样编码刻线，非常方便码盘设计，也方便各码道传感器读取头的布置。

(4)循环码，方便多周期旋转循环而不出现错码。

格雷码的最高两位是特别的，在一个循环周期里面，最高两位的刻线宽度是一样的，而位置错开了1/4周期，格雷码最高位的变化是在整个格雷码编码测量周期的中点和起始点。也就是在周期的1/2(度相位)时，仅有最高位的码值从0到1，而在周期的终点循环到起始点，也仅有最高位的码值从1到0，其间的变化不会发生错码。

(5)增量编码器AB相编码，即利用格雷码最高2位作为循环编码不易错码，以及上述格雷码和刻线的优点。

这样的编码可以区分进位和退位(编码器旋转的正转向反转)，每个周期的两位格雷编码的四个位置(四倍频率)，以及刻线和读取的最大容错。

例如，光学增量编码器通过传感器中的光学码盘分割多个分割刻线，通过度取刻线通和暗规律输出每个圆的脉冲数(PPR)对于一个度的圆周分割，也被称为分辨率。每个脉冲周期的变化代表了一定的角度变化，因此将角度提前分割到每个周期并读取计数周期变化的方法是增量代码A、B、Z三相信号，A和B编码按格雷码一个周期内循环码最高2位的位置安排，输出相差1/4A和B，正转(进位)为1/4，反转(退位)为3/4，可判断编码器的正反转；另一个信号Z为了设定零位值，每圈只提供一个位置脉冲。

(6)绝对值编码器N位数编码，即使用格雷代码多码道同步读取时，错码率最小，码盘设计、刻线、传感器安装容忍度最大。并行信号输出的格雷代码也便于后续设备读取和更改时错码率最低。用格雷代码制作绝对值代码盘是最简单、最经济的物理生产，同时达到最大的宽容容错。

纯二进制编码盘容易出错

编码格雷码的码盘具有最佳的宽容性和容错性。

编码器内部码盘的绝对值编码对应于整个测量行程N在整个规定的测量行程中，位置的大数据编码是唯一的编码，与时间轴无关。您可以根据下游数据指令直接输出与时间轴无关的编码大数据。度以内唯一的编码为单圈绝对值编码器，度以上唯一的编码为绝对值多圈编码器。

03

纯二进制格雷码解码，以下表规则解码：

解码过程:将0与格雷码最高位以上表进行比较，结果保持在(纯二进制码)最高位，然后将结果与格雷码第二高位进行比较，结果保持在(纯二进制码)第二高位；然后将刚获得的值与第三高进行比较，结果保持在(纯二进制码)第三高。......以此类推，直到最低水平。

例如，自然数14，格雷代码为1，向纯二进制码解码，最高比较值(0与1)为1，第二高比较(1与0)，第三高比较(1与0)，最低比较(1与1)，结果为0，得到纯二进制代码。

格雷代码的读取：由于格雷代码是一个循环代码，在读取代码时应确认多少位置，从高到低完全读取，而不是因为只改变低，只读低而不读高。

格雷码有规律的积木编码方法，可以节省位数的解码。在快速旋转中，当编码器需要快速读取代码值时，它放弃了高分辨率的最后几个。只有读取高位，才能大胆放弃最后几个格雷代码到二进制码的解码----格雷码的解码从高位开始，比如原来的13位格雷码，放弃最后3位后可以成为10位格雷码。

解码，最大的容错性。格雷代码是如此简单和美丽，以建立编码器数学编码的基础。