7多摩川编码器总结Word文档格式.docx
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17位（131072）多圈精度:
16位（65536）
最高转速/（r·
min-1）：
6000】
输出：
差分NRZ编码二进制
传输速度/Mbps：
2.5
发送、接收电路：
差分形式
通信方式：
主从模式
接口：
3FG，4sig+，5sig-，7VCC，8DGND。
4和5为差分信号接口。
2、通信步骤如下图：
（逻辑链路层）
1）CPLD向编码器发送一个控制字CF
2）3us后编码器返回数据包。
4）数据传输
正如CF介绍中提到，不同的CF控制命令会对应不同的数据结构传输。
主要有三类，而我们用的是DataID0，绝对数据传输。
后面的空格表明没有数据传输。
数据传输中，低位在前，高位在后，每一字都是以0开始以1结束。
由于是17位精度编码器，DF2数据位的高7位都是0。
五、需求分析
1、启动
DSP每隔60us向CPLD发送一个启动脉冲，CPLD捕捉到上升沿后开始向编码器发送CF请求命令。
如果CPLD已经处于发送或接受状态，再接收到启动脉冲，不予响应。
2、485使能
由于CPLD与编码器的通讯需要MAX485进行电平转换，而MAX485是一个半双工器件，因此，需要提供一个端口控制485的使能端，决定485的读写控制。
3、频率要求
板子上提供10M频率的时钟，而多摩川编码器的通讯协议需要2.5M频率时钟，因此需要分频。
4、异常情况分析
考虑到传输过程中的异常情况（比如把“0”传输成“1”，或者反之），以及其他可能会出现的错误情况。
1）编码器接受到错误的CF，给出了相应的回应。
2）编码器接受到错误的CF，没有回应。
3）编码器自身出现错误（在SF中会给出错误类型）。
5、与DSP的通讯
得到绝对位置值之后，需要将读取的结果发送给DSP，而这一过程需要提供一个端口使CPLD与DSP连接。
六、整体设计
1、流程图
基于多摩川编码器的通讯协议以及需求分析，可以做出以下流程图。
有启动脉冲
无响应或无正确响应
正确完成一周期或
错误结束一周期
有正确响应
2、分配状态
根据流程图，可以通过“状态机”来完成各个状态之间的切换，因此，分配状态为：
Idle（闲置），Request（请求），Wait（等待），Receive（接收）四个状态。
状态机的编写有一段式、两段式和三段式，这里状态比较简单，可以采用结构简单的一段式。
（对于复杂的状态机，不推荐使用一段式）
具体写法如下：
reg[1:
0]state
parameter
Idle=2'
b00,Request=2'
b01,
Wait=2'
b10,Receive=2'
b11;
…
case（state）
Idle:
…
Request:
Wait:
Receive:
3、闲置状态
CPLD处于闲置状态，等待DSP发送命令。
当DSP发送启动脉冲后，CPLD检测到上升沿，即由闲置状态进入请求状态，同时，为请求状态做好初始化准备。
而在其它状态检测到上升沿时，则不予响应。
具体代码如下：
1）检测启动脉冲
always@（posedgestartorposedgestart_fg1）
begin
if（start==1）start_fg<
=1'
b1;
if（start_fg1==1）start_fg<
b0;
end
2）状态更改并为请求状态做好初始化准备
begin
txd<
=1;
if（start_fg==1'
b1）
begin
state<
=Request;
E_c<
//485使能，1向编码器写数据
start_fg1<
end
end
4、请求状态
CPLD处于请求状态时，每一个时钟周期发送一个高低电平。
请求命令为：
0010000001。
发送结束后，进入等待状态，等待编码器响应。
if（i==8'
d10）//发送结束
=Wait;
=0;
//485使能，0接受编码器数据
CF_r<
=10'
d0;
txd<
i<
else
=CF[9-i];
=i+1'
5、等待状态
CPLD处于等待状态时，等待编码器相应。
编码器一旦发送低电平过来，为避免传输干扰，设定了一个头部检测。
头部检测的方式为，每次左移并接受一个数据，检测开始的头4位，如果头4位正确，则进入到接受状态；
如果头4位不正确，则继续左移并接受数据，在指定时间内，如果没有成功接受到数据，则认为这一次通讯失败，并给出错误类型erro<
=2'
d3，同时数据位报全1（数据位默认为全1），并且进入到闲置状态，等待下一次的请求命令。
在最初设计时，这里加入了一个“超时重发”的功能，即通讯失败后进入请求状态，重新发送请求命令，再次进入到等待状态，并且允许超时重发3次，3次都失败后则执行前面提到的错误处理办法。
只是后来由于时间以及资源的闲置，把这一个模块删掉了，如果资源以及时间允许的话，可以考虑加上这一模块。
Wait:
E_b<
if（CF_r[3:
0]==4'
b0010）//头检测
begin
=Receive;
=（CF_r<
<
1）|re;
=4;
if（i==4'
d14）
begin
state<
=Idle;
erro<
d3;
end
else
i<
6、接受状态
这一状态是编码器的主要工作状态，同时由于接收的信息比较多，也是处理起来比较麻烦的一部分。
首先，利用计数器计数10次，读出CF信息，并且保存到CRC_buf里；
再次利用计数器计数10次，读出SF信息，也保存在CRC_buf里；
再利用计数器计数30次，取出位置信息，这里需注意一点，编码器发回的位置信息是低位在前，高位在后，因此，在接受数据时，需要将其调整一下。
最后，利用计数器计数10次，读出CRC的信息。
接收完数据后，就进行CRC校验。
由于这一部分工作是同组另一位学长完成，这里不做具体阐述。
如果CRC校验通过，则输出位置信息；
如果CRC校验不通过，则输出错误信息，并且报全1。
以上是正常情况，同时还需要对CF进行检查。
如果发回的CF与发送出去的CF不同，则出错。
出错的话，按照协议，编码器可能会发回一个最长的数据包，与实际情况不符。
因此，也算作一种错误。
另外，SF的错误信息是编码器自身的错误，根据要求，如果有这种错误的话，需要断电处理。
因此，检测到这种错误时，给出错误信息，并不需要额外处理。
代码如下：
begin
if（i<
9）
elseif（i==9）//CF检验
if（CF_r==CF）
CRC_buf<
=CRC_buf|{CF_r[8:
1],40'
d0};
CF_r<
elseif（i<
19）
elseif（i==19）
if（CF_r[4]|CF_r[3]）//检测SF，出错应该断电处理begin
d2;
1],32'
DATA1<
=（DATA1>
>
1）|{re,29'
end
49）
DATA1<
i<
59）
end
DATA1[23:
0]={DATA1[28:
21],DATA1[18:
11],DATA1[8:
1]};
for（i=0;
i<
24;
i=i+1）
CRC_buf[31-i]=DATA1[i];
CRC_buf=CRC_buf|CF_r[8:
1];
for（i=47;
i>
7;
i=i-1'
begin
CRC_buf[47:
40]={CRC_buf[46:
40],（CRC_buf[47]^CRC_buf[39]）};
CRC_buf[39:
0]=CRC_buf[38:
0]<
1;
//shift
if（!
CRC_b
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