FPGA解析B码----连载1

前言

    现有：STM32已经编写好B码解析程序，现需要采用FPGA解析B码。

    原因：CSDN上找不到编写的B码程序，就算有全部需要下载，穷，没有下载点。

    区别：STM32是顺序执行，方便接收B码和解析B码，同时有PWM采集例程，定时器，计数器。

    难点：FPGA是并行结构，逻辑比较复杂。

写在前面

    之前使用FPGA仅仅是编写了串口，SPI，double双精度数据的运算。对于1s数据和脉宽采集这种还没有编写过，现在尝试采用自己总结的编写方式和规范一步一步的编写B码解析程序。

    写这篇文章的时候，自己还不知道怎么去编写，下面一步一步的将自己的思维方式和程序展示，希望能对学习FPGA的小伙伴和解析B码的小伙伴给与帮助，能节省一定的时间和金钱。也希望能和大家一起学习。

第一章：需求

    输入：B码；

    输出：1PPS信号，UTC时间，B码关键帧信息。

第二章：B码结构

     信号时长：1s；

     信号种类：2ms：0电平（暗红色）；5ms：1电平（橙黄色）；8ms：标志电平（绿色）；

第三章：拆解

    大类拆解：1PPS，B码信息输出；

    小类拆解：脉宽采集，码元存储，时间计算，串口输出。

第四章：显示部分

    这部分最好加上，显示自己的程序正在运行，最好用1个LED灯进行显示，然后最后程序定型之后再给去掉，如果空间大的话那就随意了。

[email protected](posedge clk or negedge rst_n)
begin
	if (rst_n == 1'b0)
		timer <= 32'd0;                     
	else if (timer == 32'd9_999_999)    
    	timer <= 32'd0;                   
	else
		timer <= timer + 32'd1;            
end

        先来个计数器，一般程序就采用这种格式（这个格式是自己总结的，方便，好看，简单，一句一句的来，以后自己阅读着也能看出来自己写的是啥！）：

    （1）复位，变量赋值为0；

    （2）条件1，变量处理1；

    （3）条件2，变量处理2；

    （4）其他条件，变量处理3。

    当然中间也可以再增加其他条件。计数器作用从0加到9999999，然后再回到0。具体最大值多少随便。

    然后再来个点灯，到一定数值，flag加1，然后下次再加1，也就是flag在0和1之间变化。

[email protected](posedge clk or negedge rst_n)
begin
    if (rst_n == 1'b0)
        flag <= 1'b0;
    else if(timer == 32'd8_999_999) 
        flag <= flag + 1'b1;
    else
        flag <= flag;
end
[email protected](posedge clk or negedge rst_n)
begin
    if(rst_n == 1'b0) 
	 begin
          led4<=1'b1;
    end
    else begin
    case (flag)
          1'b0   : led4<=1'b1;
          1'b1   : led4<=1'b0;
          default  : led4<=1'b0;
    endcase	
    end	 
end

    结构还是刚才那个结构，复位置0，time的值等于8999999时flag加1，其他条件flag不变。

    复位灯置0，两个条件下LED分别置0和1，代表亮和灭。

    这样LED灯就可以按照一定周期亮和灭了。

第五章：脉宽采集

    思路：这部分我想着大概分成4部分，具体还需要怎么弄，一会编程看看！

    （1）上升沿检测；（2）下降沿检测；（3）沿检测后的计数器启动和停止；（4）脉宽时间计算。

    上升沿检测和下降沿检测程序：

//脉宽的上升沿和下降沿检测
reg        bpluse_en_d0; 
reg        bpluse_en_d1; 
wire       bpluse_falling_flag;
wire       bpluse_rasing_flag;
assign bpluse_falling_flag = (~bpluse_en_d0) & bpluse_en_d1;
assign bpluse_rasing_flag  = (~bpluse_en_d1) & bpluse_en_d0;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin         
    if (!rst_n) begin
        bpluse_en_d0 <= 1'b0;                                  
        bpluse_en_d1 <= 1'b0; 
    end                                                      
    else begin                                               
        bpluse_en_d0 <= bcodein;                               
        bpluse_en_d1 <= bpluse_en_d0;
        		  
    end
end

    检测到上升沿和下降沿时，两个flag分别一个周期的脉冲信号。

//置位time是否开启
reg        timebeginflag; 
[email protected](posedge clk or negedge rst_n)
begin
	if (rst_n == 1'b0)
		timebeginflag <= 1'd0;                     
	else if (bpluse_rasing_flag == 1)      
    	timebeginflag <= 1'd1;                      
	else if (bpluse_falling_flag == 1)
		timebeginflag <= 1'd0; 
   else 
      timebeginflag <= 1'd0; 	
end

    当上升沿和下降沿时，timebeginflag分别置1和0。

//上升沿之后计数器工作，下降沿之后计数器停止
reg [31:0]      timer;
[email protected](posedge clk or negedge rst_n)
begin
	if (rst_n == 1'b0)
		timer <= 32'd0;                     
	else if (timebeginflag == 1)      
    	timer <= timer + 32'd1;                     
	else if (timebeginflag == 0)
		timer <= timer;             
end

    上升沿时，time计数器开始计数，下降沿时，time计数器停止。

    这块缺少一个time复位为0的一个条件，这个条件为time计数器中的数据取出后的标志位，当取出time之后，time复位，为下次的脉宽测量做准备。

    脉宽计算程序：

reg    bcodelevel; 
[email protected](posedge clk or negedge rst_n)
begin
	if (rst_n == 1'b0)
		bcodelevel <= 0;                                        
	else if (bpluse_falling_flag == 1)begin
		if(timer >= 350000)bcodelevel = 3; //P电平
      else if(timer >= 200000)bcodelevel = 2; //1电平
		else if(timer >= 50000 )bcodelevel = 1; //0电平
		else bcodelevel = 0; 
   end
   else 
      bcodelevel <= 0; 	
end

    当下降沿来时，time计数器停止计数，同时判断time中的数据，由于time的数据不那么准确，可以判断大范围之后的电平，大于7ms即为标志电平，大于4ms即为1电平，大于1ms即为0电平。中间用了else，所以3个判断并不冲突。这样就能判断每个脉冲的电平了。

第六章：测试

    程序先编写到此，明天测试编写程序。测试程序直接发送对应的ms数的电平信号，测试能否采集到对应电平。

    整体思路就是先采集上升沿和下降沿，启动计数器，下降沿时判断计数器数据大小，根据数据大小输出电平类型。当然下面还得锁存电平，只能明天考虑了